дано:
- объем хлора (Cl2) при нормальных условиях = 26,88 л
- выход хлорат калия (KClO3) = 80%
- выход кислорода (O2) при разложении KClO3 = 75%
- выход кислорода при разложении нитрата натрия (NaNO3) = 90%
найти:
- массу нитрата натрия (NaNO3) для получения такого же количества кислорода
решение:
1. Найдем количество молей Cl2:
Объем Cl2 при н.у. = 26,88 л
1 моль Cl2 занимает 22,4 л, следовательно:
Количество молей Cl2 = 26,88 л / 22,4 л/моль = 1,2 моль
2. Определим количество молей хлора, необходимое для получения хлората калия (KClO3):
Реакция: 6 Cl2 + 6 KOH → 5 KCl + KClO3 + 3 H2O
6 моль Cl2 дает 1 моль KClO3, следовательно:
1,2 моль Cl2 даст (1,2 моль / 6) = 0,2 моль KClO3
3. Найдем массу хлорат калия (KClO3):
Молекулярная масса KClO3 = 39 + 35,5 + (3 × 16) = 122,5 г/моль
Масса KClO3 = 0,2 моль × 122,5 г/моль = 24,5 г
4. Учитывая выход 80%, расчет массы KClO3 по теоретическому выходу:
Теоретическая масса KClO3 = 24,5 г / 0,80 = 30,625 г
5. Рассчитаем количество кислорода (O2) при разложении KClO3:
Реакция: 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
2 моль KClO3 дает 3 моль O2, следовательно:
0,2 моль KClO3 даст (0,2 моль × 3 / 2) = 0,3 моль O2
Объем O2 при н.у. = 0,3 моль × 22,4 л/моль = 6,72 л
Учитывая выход 75%, расчет объема кислорода по теоретическому выходу:
Теоретический объем O2 = 6,72 л / 0,75 = 8,96 л
6. Рассчитаем массу нитрата натрия (NaNO3), необходимую для получения такого же объема кислорода:
Реакция: 2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2
2 моль NaNO3 дает 1 моль O2, следовательно:
Для получения 8,96 л O2 при н.у. (что равно 8,96 л / 22,4 л/моль = 0,4 моль O2)
Нужно 0,4 моль NaNO3.
7. Определим массу NaNO3:
Молекулярная масса NaNO3 = 23 + 14 + (3 × 16) = 85 г/моль
Масса NaNO3 = 0,4 моль × 85 г/моль = 34,0 г
Учитывая выход 90%, расчет массы NaNO3 по теоретическому выходу:
Теоретическая масса NaNO3 = 34,0 г / 0,90 = 37,78 г
ответ:
- Масса нитрата натрия, необходимая для получения такого же количества кислорода, составляет 37,78 г.