Question

Ниже описан лабораторный синтез вещества X. В круглодонную колбу на 200 см3, снабжённую специальной капельной воронкой и отводной трубкой, помещают смесь из 20,0 г хлората калия и 60 г промытого и прокалённого кварцевого песка (инертный носитель). Реакционную колбу охлаждают льдом и медленно по каплям добавляют концентрированную серную кислоту, также охлаждённую до 0 °С. В результате протекания экзотермической реакции образуется вещество X.
а)  Установите формулу вещества X, если среди продуктов реакции присутствует также хлорная кислота массой 5,469 г.
б)  Приведите уравнение протекающей реакции.
в)  Приведите ещё один лабораторный способ получения вещества X.
г)  Для чего используется вещество X в промышленных условиях?

Answer 1

дано:
- масса хлората калия (KClO3) = 20,0 г
- масса кварцевого песка (SiO2) = 60,0 г (инертный носитель)
- масса хлорной кислоты (HClO3) = 5,469 г
- охлаждение до 0 °C при добавлении концентрированной серной кислоты (H2SO4)

найти:
а) формулу вещества X
б) уравнение протекающей реакции
в) еще один лабораторный способ получения вещества X
г) применение вещества X в промышленности

решение:

а) Рассмотрим реакцию разложения хлората калия под действием концентрированной серной кислоты. В результате этой реакции образуется хлорная кислота и хлорид калия, а также выделяется газообразный кислород.

1. Определим молекулярную массу компонентов:
- М(KClO3) = 39 + 35,5 + 3*16 = 122,5 г/моль
- М(HClO3) = 1 + 35,5 + 3*16 = 84,5 г/моль

2. Найдем количество молей KClO3:
n(KClO3) = m / M = 20,0 г / 122,5 г/моль ≈ 0,163 моль

3. Рассчитаем массу полученной хлорной кислоты. Учитывая, что из 1 моля KClO3 получается 1 моль HClO3, то:
m(HClO3) = n(KClO3) * M(HClO3) = 0,163 моль * 84,5 г/моль ≈ 13,78 г

Так как известно, что масса фактически полученной хлорной кислоты составляет 5,469 г, значит не вся масса хлората калия была преобразована в хлорную кислоту.

С учетом того, что основной продукт - это вещество X является газом, в данной реакции можно предположить, что вещество X – это хлор (Cl2).

Ответ: вещество X – хлор (Cl2).

б) Уравнение реакции разложения хлората калия с серной кислотой:
2 KClO3 + H2SO4 → 2 HClO3 + K2SO4 + O2 ↑

в) Другой лабораторный способ получения вещества X:
Хлор (Cl2) можно получить путем электролиза раствора соляной кислоты (HCl). При этом на аноде происходит окисление и образование хлора.

г) Вещество X (Cl2) используется в промышленных условиях для производства различных химикатов, дезинфекции вод, в производстве пластмасс, а также в качестве отбеливателя в текстильной и бумажной промышленности.