Question

Небольшое количество кислорода в лабораторных условиях можно получить путём термического разложения перманганата калия KMnO4. При этом образуется оксид марганца(IV) и новая соль А, в которой массовые доли калия и кислорода соответственно равны 39,67 % и 32,46 %. а) Установите формулу соли А. б) Приведите уравнение термического разложения перманганата калия. в) При нагревании навески перманганата калия массой 50,0 г образовался твёрдый остаток, в котором массовая доля кислорода равна 38,0 %. Какой объём (н. у.) кислорода выделился в результате нагревания? г) В лабораторной практике перманганат калия используется для получения небольших количеств ещё одного газа. Какого? Приведите уравнение соответствующей реакции и укажите условия её проведения

Answer 1

дано:

- массовая доля калия (K) в соли А: 39,67%
- массовая доля кислорода (O) в соли А: 32,46%
- масса перманганата калия (KMnO4): 50,0 г
- массовая доля кислорода в остатке после разложения: 38,0%

найти:

а) формулу соли А

б) уравнение термического разложения перманганата калия

в) объём (н. у.) кислорода, выделившегося в результате нагревания

г) газ, получаемый при реакции с перманганатом калия, уравнение реакции и условия её проведения

решение:

а) Определим формулу соли А.

Обозначим массу соли А как m(A). Поскольку массовая доля калия составляет 39,67%, можем записать уравнение:

m(K) = 0,3967 * m(A)
m(O) = 0,3246 * m(A)

Сумма массовых долей K и O составляет:

0,3967 + 0,3246 = 0,7213

Остальная масса будет приходиться на другие элементы, таким образом:

m(другие элементы) = 1 - 0,7213 = 0,2787

Для нахождения относительных количеств элементов необходимо предположить, что в соли присутствует только один другой элемент, например, хлор (Cl).

Рассчитаем массу 100 г соли, чтобы получить легко соотношения между элементами:

m(K) = 39,67 г
m(O) = 32,46 г
m(Cl) = 100 г - (39,67 г + 32,46 г) = 27,87 г

Теперь найдем количество вещества каждого элемента:

n(K) = m(K) / M(K) = 39,67 г / 39,10 г/моль ≈ 1,013 моль
n(O) = m(O) / M(O) = 32,46 г / 16,00 г/моль ≈ 2,035 моль
n(Cl) = m(Cl) / M(Cl) = 27,87 г / 35,45 г/моль ≈ 0,785 моль

Теперь вычислим соотношение:

K : O : Cl ≈ 1 : 2 : 0,785 ≈ 1 : 2 : 0,785

Приведем к целым числам, умножив на 4:

K : O : Cl ≈ 4 : 8 : 3

Таким образом, формула соли А будет KClO4 (калий перхлорат).

б) Уравнение термического разложения перманганата калия:

2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑

в) Рассчитаем, сколько кислорода выделилось при разложении 50,0 г перманганата калия.

Сначала найдем количество вещества KMnO4:

M(KMnO4) = M(K) + M(Mn) + 4*M(O) = 39,10 + 54,94 + 4*16,00 = 158,04 г/моль

n(KMnO4) = 50,0 г / 158,04 г/моль ≈ 0,316 моль

Из уравнения видно, что на 2 моль KMnO4 выделяется 1 моль O2. Следовательно:

n(O2) = n(KMnO4) / 2 = 0,316 моль / 2 ≈ 0,158 моль

Теперь найдем объём кислорода при н. у.:

V(O2) = n(O2) * 22,4 дм³/моль ≈ 0,158 моль * 22,4 дм³/моль ≈ 3,54 дм³

г) Перманганат калия также используется для получения газа — диоксида углерода CO2.

Уравнение реакции:

KMnO4 + H2SO4 + C → CO2 ↑ + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Условия проведения реакции: реакция проводится при нагревании в присутствии серной кислоты.

Ответы:
а) Формула соли А: KClO4
б) Уравнение термического разложения
KMnO4 + H2SO4 + C → CO2 ↑ + MnSO4 + K2SO4 + H2O