Дано:
m(смеси) = 25,1 г V(газа) = 2,24 дм³ = 2,24 л m(CaCO3) = 5,00 г
Найти:
ω(K2SO4) - массовая доля сульфата калия в исходной смеси.
Решение:
При прокаливании смеси происходят следующие реакции:
Гидрокарбонат калия разлагается с образованием карбоната калия, воды и диоксида углерода: 2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2
Нитрат калия разлагается с образованием нитрита калия и кислорода: 2KNO3 → 2KNO2 + O2
Сульфат калия при прокаливании не разлагается.
Газ, выделяющийся при прокаливании, - это смесь диоксида углерода и кислорода.
Пропускание газовой смеси через раствор гидроксида кальция приводит к реакции: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O.
Найдем количество вещества карбоната кальция: n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3) = 5,00 г / 100 г/моль = 0,05 моль.
Из стехиометрии реакции: n(CO2) = n(CaCO3) = 0,05 моль.
Найдем количество вещества гидрокарбоната калия в исходной смеси: n(KHCO3) = 2 * n(CO2) = 2 * 0,05 моль = 0,1 моль.
Масса гидрокарбоната калия в исходной смеси: m(KHCO3) = n(KHCO3) * M(KHCO3) = 0,1 моль * 100 г/моль = 10 г.
Найдем количество вещества диоксида углерода в газовой смеси: n(CO2) = 0,05 моль.
Найдем количество вещества газовой смеси: n(газов) = V(газов) / Vm = 2,24 л / 22,4 л/моль = 0,1 моль.
Количество вещества кислорода в газовой смеси: n(O2) = n(газов) - n(CO2) = 0,1 моль - 0,05 моль = 0,05 моль.
Из стехиометрии реакции разложения нитрата калия: n(KNO3) = 2 * n(O2) = 2 * 0,05 моль = 0,1 моль.
Масса нитрата калия в исходной смеси: m(KNO3) = n(KNO3) * M(KNO3) = 0,1 моль * 101 г/моль = 10,1 г.
Масса сульфата калия в исходной смеси: m(K2SO4) = m(смеси) - m(KHCO3) - m(KNO3) = 25,1 г - 10 г - 10,1 г = 5 г.
Массовая доля сульфата калия: ω(K2SO4) = m(K2SO4) / m(смеси) = 5 г / 25,1 г = 0,199.
Ответ:
Массовая доля сульфата калия в исходной смеси равна 19,9%.