Дано:
- Масса смеси: m(смеси) = 16,98 г
- Объем выделившихся газов (н. у.): V(газов) = 2,24 л (при нагревании)
- Объем выделившегося хлора (при действии соляной кислоты): V(Cl2) = 2,688 л
Найти:
- Массовые доли веществ в смеси: KCl, KNO3, KClO3
Решение:
1) Записываем уравнения химических реакций:
Реакция 1 (разложение нитрата калия):
2KNO3 -> 2KNO2 + O2 (1)
Реакция 2 (разложение бертолетовой соли):
2KClO3 -> 2KCl + 3O2 (2)
Реакция 3 (действие соляной кислоты на бертолетову соль):
KClO3 + 6HCl -> 3Cl2 + KCl + 3H2O (3)
2) По объему выделившегося хлора из реакции (3) определяем количество и массу бертолетовой соли:
n(Cl2) = V(Cl2) / 22,4 = 2,688 / 22,4 = 0,12 моль
Согласно уравнению (3), 1 моль KClO3 дает 3 моль Cl2, значит:
n(KClO3) = n(Cl2) / 3 = 0,12 / 3 = 0,04 моль
Молярная масса KClO3 = 39 + 35,5 + 3*16 = 122,5 г/моль
m(KClO3) = n(KClO3) * M(KClO3) = 0,04 * 122,5 = 4,90 г
3) По объему кислорода, выделившемуся в результате реакций (1) и (2), находим количество и массу нитрата калия:
Общее количество выделившегося O2 из двух реакций:
n(O2) = V(O2) / 22,4 = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
Определим, сколько O2 выделяется во второй реакции:
Учитывая, что в уравнении (2) 2 моль KClO3 дают 3 моль O2,
n(O2, реакция 2) = n(KClO3) * (3/2) = 0,04 * (3/2) = 0,06 моль
Количество O2, выделившееся в первой реакции:
n(O2, реакция 1) = n(O2) - n(O2, реакция 2) = 0,1 - 0,06 = 0,04 моль
Согласно уравнению (1), 2 моль KNO3 дают 1 моль O2, значит:
n(KNO3) = n(O2, реакция 1) * 2 = 0,04 * 2 = 0,08 моль
Молярная масса KNO3 = 39 + 14 + 3*16 = 101 г/моль
m(KNO3) = n(KNO3) * M(KNO3) = 0,08 * 101 = 8,08 г
4) Определяем массу KCl:
m(KCl) = m(смеси) - m(KClO3) - m(KNO3)
m(KCl) = 16,98 - 4,90 - 8,08 = 4,00 г
5) Рассчитываем массовые доли веществ в исходной смеси:
w(KNO3) = m(KNO3) / m(смеси) * 100% = (8,08 / 16,98) * 100% ≈ 47,59%
w(KClO3) = m(KClO3) / m(смеси) * 100% = (4,90 / 16,98) * 100% ≈ 28,86%
w(KCl) = m(KCl) / m(смеси) * 100% = (4,00 / 16,98) * 100% ≈ 23,56%
Ответ: w(KNO3) ≈ 47,59%; w(KClO3) ≈ 28,86%; w(KCl) ≈ 23,56%.