дано:
m(MgCO3) = 30 г V(KOH) = 300 мл = 0.3 л ω(KOH) = 8% ρ(KOH) = 1.07 г/мл
найти:
массовые доли веществ в полученном растворе
решение:
Рассчитываем массу раствора KOH:
m(раствора KOH) = V(KOH) * ρ(KOH) = 300 мл * 1.07 г/мл = 321 г
Рассчитываем массу KOH в растворе:
m(KOH) = ω(KOH) * m(раствора KOH) = 0.08 * 321 г = 25.68 г
Разложение карбоната магния:
MgCO3 = MgO + CO2
Молярная масса MgCO3 = 24 + 12 + 316 = 84 г/моль Молярная масса CO2 = 12 + 216 = 44 г/моль
Рассчитываем количество вещества MgCO3:
n(MgCO3) = m(MgCO3) / M(MgCO3) = 30 г / 84 г/моль ≈ 0.357 моль
Рассчитываем количество вещества CO2:
n(CO2) = n(MgCO3) ≈ 0.357 моль
Рассчитываем массу CO2:
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0.357 моль * 44 г/моль ≈ 15.71 г
Реакция CO2 с KOH:
CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O
Молярная масса KOH = 39 + 16 + 1 = 56 г/моль Молярная масса K2CO3 = 239 + 12 + 316 = 138 г/моль
Рассчитываем количество вещества KOH:
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 25.68 г / 56 г/моль ≈ 0.459 моль
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль CO2 требуется 2 моль KOH. Определяем лимитирующее вещество:
n(KOH)/2 ≈ 0.229 моль < n(CO2) ≈ 0.357 моль
KOH - лимитирующее вещество.
Рассчитываем количество вещества K2CO3, которое образуется:
n(K2CO3) = n(KOH) / 2 ≈ 0.229 моль
Рассчитываем массу K2CO3:
m(K2CO3) = n(K2CO3) * M(K2CO3) ≈ 0.229 моль * 138 г/моль ≈ 31.60 г
Рассчитываем массу оставшегося CO2:
m(CO2)оставш = m(CO2) - (n(KOH)/2)*M(CO2) ≈ 15.71 г - (0.229 моль * 44 г/моль) ≈ 5.5 г
Рассчитываем массовые доли веществ в растворе:
Общая масса раствора = m(раствора KOH) + m(CO2) - m(CO2)оставш ≈ 321 г + 15.71 г - 5.5 г ≈ 331.21 г
ω(K2CO3) = m(K2CO3) / m(общ раствора) ≈ 31.60 г / 331.21 г ≈ 0.095 = 9.5% ω(KOH)оставш = (m(KOH) - 2m(K2CO3))/m(общ раствора) ≈ (25.68г - 231.60 г)/331.21 г ≈ -0.117 (ошибка в расчетах. KOH должен израсходоваться полностью.)
Поскольку KOH - лимитирующее вещество, оно прореагировало полностью. Масса раствора будет: 321 г + 15.71 г - (0.229 моль * 44 г/моль) = 331.21 г
ω(K2CO3) ≈ 31.6 г / 331.21 г ≈ 0.095 ≈ 9.5% ω(H2O) ≈ (321 г - 25.68 г) / 331.21 г ≈ 0.89 ≈ 89%
Ответ:
ω(K2CO3) ≈ 9.5% , ω(H2O) ≈ 89% , остальное - нерастворившийся CO2 (около 5.5г)