дано:
m(раствора CaCl2) = 540 г ω(CaCl2) = 6% = 0.06 V(H2) = 1.68 л m(пробы) = 152 г ω(K2CO3) = 12.3% = 0.123
найти:
m(K2CO3)
решение:
Масса CaCl2 в растворе:
m(CaCl2) = 0.06 * 540 г = 32.4 г
Электролиз водного раствора CaCl2:
Электролиз водного раствора CaCl2 с инертными электродами приводит к выделению водорода на катоде и хлора на аноде, а также образованию гидроксида кальция:
CaCl2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 + Cl2
Количество вещества водорода:
n(H2) = V(H2) / Vm = 1.68 л / 22.4 л/моль = 0.075 моль
Количество вещества CaCl2, прореагировавшего:
n(CaCl2)реагир = n(H2) = 0.075 моль
Масса CaCl2, прореагировавшего:
M(CaCl2) = 111 г/моль m(CaCl2)реагир = 0.075 моль * 111 г/моль ≈ 8.33 г
Масса CaCl2, оставшегося в растворе:
m(CaCl2)оставш = 32.4 г - 8.33 г = 24.07 г
Количество вещества Ca(OH)2, образовавшегося:
n(Ca(OH)2) = n(H2) = 0.075 моль
Масса Ca(OH)2, образовавшегося:
M(Ca(OH)2) = 74 г/моль m(Ca(OH)2) = 0.075 моль * 74 г/моль ≈ 5.55 г
Масса воды в исходном растворе:
m(H2O) = 540 г - 32.4 г = 507.6 г
Масса воды в растворе после электролиза (без учета воды, образовавшейся в реакции):
m(H2O)кон = 507.6 г
Общая масса раствора после электролиза:
m(раствор)кон = 24.07 г + 5.55 г + 507.6 г ≈ 537.22 г
Массовые доли в растворе после электролиза (в целом растворе):
ω(CaCl2) ≈ 24.07 г / 537.22 г ≈ 0.0448 ≈ 4.5% ω(Ca(OH)2) ≈ 5.55 г / 537.22 г ≈ 0.0103 ≈ 1% ω(H2O) ≈ 507.6 г / 537.22 г ≈ 0.945 ≈ 94.5%
Массовые доли в пробе (152 г):
m(CaCl2) в пробе ≈ 152 г * 0.0448 ≈ 6.81 г m(Ca(OH)2) в пробе ≈ 152 г * 0.0103 ≈ 1.57 г m(H2O) в пробе ≈ 152 г * 0.945 ≈ 143.64 г
Реакция Ca(OH)2 с K2CO3:
Ca(OH)2 + K2CO3 = CaCO3 + 2KOH
n(Ca(OH)2) в пробе ≈ 1.57 г / 74 г/моль ≈ 0.0212 моль
n(K2CO3)реагир = n(Ca(OH)2) ≈ 0.0212 моль
Масса K2CO3, прореагировавшего с пробой:
m(K2CO3) = 0.0212 моль * 138 г/моль ≈ 2.93 г
Ответ:
m(K2CO3) ≈ 2.93 г