дано:
- масса водного раствора карбоната калия (m_раствор) = 164 г
- массовая доля карбоната калия (w_K2CO3) = 6,60 %
- объем раствора хлороводорода (V_HCl) = 68,0 мл
- концентрация раствора хлороводорода (C_HCl) = 2,31 %
- плотность раствора хлороводорода (d_HCl) = 1023 г/дм3
- объем выделившегося газа (V_gas) = 280 мл
найти:
- массовые доли веществ в образовавшемся растворе
решение:
а) Уравнения химических реакций, которые могли протекать в описанном эксперименте:
1. Реакция между карбонатом калия и хлороводородом:
K2CO3 + 2 HCl → 2 KCl + H2O + CO2 ↑
где CO2 - углекислый газ, который выделяется в процессе.
б) Рассчитаем массу карбоната калия в растворе:
масса K2CO3 = m_раствор * (w_K2CO3 / 100) = 164 г * (6,60 / 100) = 10,824 г
Теперь рассчитаем массу раствора хлороводорода:
масса HCl = V_HCl * d_HCl = 68,0 мл * (1023 г/дм3) = 69,564 г
Теперь найдем массу HCl в растворе:
масса HCl = C_HCl * V_HCl = (2,31 / 100) * 69,564 г = 1,605 г
Теперь определим количество вещества HCl:
n_HCl = масса HCl / M_HCl
где M_HCl = 36,46 г/моль
n_HCl = 1,605 г / 36,46 г/моль ≈ 0,04396 моль
Теперь определим количество вещества CO2, которое образуется при реакции:
По уравнению реакции видно, что 1 моль K2CO3 реагирует с 2 молями HCl, следовательно:
n_K2CO3 = n_HCl / 2 = 0,04396 / 2 = 0,02198 моль
Теперь найдем массу образовавшегося CO2:
M_CO2 = 44,01 г/моль
масса CO2 = n_CO2 * M_CO2 = 0,02198 моль * 44,01 г/моль ≈ 0,967 г
Теперь найдем массу образовавшегося раствора после реакций:
масса раствора после реакций = масса K2CO3 + масса HCl - масса CO2
= 10,824 г + 69,564 г - 0,967 г = 79,421 г
Теперь рассчитаем массовые доли веществ в образовавшемся растворе:
масса KCl образуется из K2CO3:
по уравнению реакции получается 2 моль KCl на 1 моль K2CO3.
n_KCl = 2 * n_K2CO3 = 2 * 0,02198 моль = 0,04396 моль
масса KCl = n_KCl * M_KCl = 0,04396 моль * 74,55 г/моль ≈ 3,275 г
массовая доля KCl (w_KCl):
w_KCl = (масса KCl / масса раствора после реакций) * 100 = (3,275 г / 79,421 г) * 100 ≈ 4,13 %
массовая доля H2O (w_H2O):
вода образуется в процессе реакции, ее масса равна массе раствора после реакций минус масса K2CO3 и масса KCl.
масса H2O = масса раствора после реакций - масса K2CO3 - масса KCl = 79,421 г - 10,824 г - 3,275 г = 65,322 г
w_H2O = (65,322 г / 79,421 г) * 100 ≈ 82,24 %
ответ:
Массовая доля KCl ≈ 4,13 % и массовая доля H2O ≈ 82,24 %.