Дано:
1. Масса смеси = 27,4 г
2. Уменьшение массы сухого вещества = 6,7 г
3. Объем воды = 72,6 мл
4. Температура нагревания = 300 °C
Найти:
Массовые доли компонентов в растворе.
Решение:
1. Определим массу оставшегося сухого вещества после нагревания:
Масса оставшегося сухого вещества = Масса смеси - Уменьшение массы
= 27,4 г - 6,7 г = 20,7 г
2. Предположим, что в смеси содержатся моногидрат гидроксида калия (KOH • H2O) и гидрокарбонат калия (KHCO3).
3. Определим количество вещества каждого компонента в исходной смеси. Используем молекулярные массы:
- Молярная масса KOH • H2O = 56,1 г/моль
- Молярная масса KHCO3 = 100,1 г/моль
4. Обозначим массу KOH • H2O как x и массу KHCO3 как (27,4 г - x).
5. После нагревания KOH • H2O теряет воду, а KHCO3 разлагается:
KOH • H2O → KOH + H2O (потеря воды)
KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O (потеря углекислого газа и воды)
6. Учитывая, что в результате нагревания масса уменьшилась на 6,7 г, можем записать уравнение:
6,7 г = (масса воды, выделившейся из KOH • H2O) + (масса воды и CO2, выделившихся из KHCO3)
7. Предположим, что из KOH • H2O выделилась 1 г воды, тогда из KHCO3 выделится 5,7 г (6,7 г - 1 г). Теперь можем выразить x (массу KOH • H2O) через количество воды:
1 г воды соответствует 1 г KOH • H2O, следовательно, x = 1 г.
8. Теперь подставим x в массу KHCO3:
Масса KHCO3 = 27,4 г - 1 г = 26,4 г
9. Теперь найдем общее количество вещества:
n(KOH • H2O) = 1 г / 56,1 г/моль ≈ 0,0178 моль
n(KHCO3) = 26,4 г / 100,1 г/моль ≈ 0,2638 моль
10. Общая масса раствора (вода + растворенные вещества):
Масса раствора = Масса воды + Масса KOH • H2O + Масса KHCO3
= 72,6 г + 1 г + 26,4 г = 100 г
11. Теперь найдем массовые доли каждого компонента в растворе:
w(KOH • H2O) = Масса KOH • H2O / Масса раствора
= 1 г / 100 г = 0,01 (или 1%)
w(KHCO3) = Масса KHCO3 / Масса раствора
= 26,4 г / 100 г = 0,264 (или 26,4%)
12. Массовая доля воды:
w(H2O) = Масса воды / Масса раствора
= 72,6 г / 100 г = 0,726 (или 72,6%)
Ответ:
Массовые доли в растворе:
- KOH • H2O: 1%
- KHCO3: 26,4%
- H2O: 72,6%