Номер 6, страница 106, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Калий массой 54,6 г растворили в 450 мл воды. Определите массовую долю гидроксида калия, который образуется при этом.

Ответ: 15,5%.

Дано:

$m(K) = 54,6 \text{ г}$

$V(H_2O) = 450 \text{ мл}$

Примем плотность воды $\rho(H_2O) \approx 1 \text{ г/мл}$. Следовательно, масса воды:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 450 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 450 \text{ г}$

Найти:

$\omega(KOH) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия калия с водой. Калий — активный щелочной металл, который бурно реагирует с водой с образованием гидроксида калия и выделением газообразного водорода:

$2K + 2H_2o \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя округленные значения атомных масс: $Ar(K) = 39 \text{ г/моль}$, $Ar(O) = 16 \text{ г/моль}$, $Ar(H) = 1 \text{ г/моль}$.

Молярная масса калия:

$M(K) = 39 \text{ г/моль}$

Молярная масса гидроксида калия:

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

Молярная масса водорода:

$M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) калия, вступившего в реакцию:

$n(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{54,6 \text{ г}}{39 \text{ г/моль}} = 1,4 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшегося гидроксида калия и выделившегося водорода. Согласно стехиометрическим коэффициентам:

$n(KOH) = n(K) = 1,4 \text{ моль}$

$n(H_2) = \frac{1}{2} n(K) = \frac{1}{2} \cdot 1,4 \text{ моль} = 0,7 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу образовавшегося гидроксида калия (растворенного вещества) и массу выделившегося водорода:

$m(KOH) = n(KOH) \cdot M(KOH) = 1,4 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 78,4 \text{ г}$

$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 0,7 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 1,4 \text{ г}$

6. Найдем массу конечного раствора. Масса раствора складывается из массы исходных реагентов (калия и воды) за вычетом массы газа (водорода), который покинул раствор:

$m_{раствора} = m(K) + m(H_2O) - m(H_2)$

$m_{раствора} = 54,6 \text{ г} + 450 \text{ г} - 1,4 \text{ г} = 503,2 \text{ г}$

7. Определим массовую долю гидроксида калия в полученном растворе по формуле:

$\omega(KOH) = \frac{m(KOH)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(KOH) = \frac{78,4 \text{ г}}{503,2 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 15,58\%$

Округляя результат до десятых, получаем 15,6%.

Примечание: Ответ, указанный в условии (15,5%), получается, если при расчете массы конечного раствора ошибочно не вычесть массу выделившегося водорода ($m_{раствора} = 54,6 \text{ г} + 450 \text{ г} = 504,6 \text{ г}$). В этом случае $\omega(KOH) = \frac{78,4 \text{ г}}{504,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 15,5\%$. Однако, химически корректный расчет требует учета массы улетевшего газа.

Ответ: 15,6%.