дано:
- масса раствора KOH = 480 г
- массовая доля KOH в растворе = 4,8%
- объем углекислого газа (CO2) = 7,84 л (н. у.)
найти:
1. Какие вещества будут находиться в полученном растворе.
2. Массовые доли этих веществ.
решение:
1. Сначала найдем массу KOH в растворе:
масса KOH = 480 г * 0,048 = 23,04 г
2. Найдем количество CO2 в молях, используя уравнение состояния идеального газа:
n = PV / RT
Где:
P = 101325 Па (атм. давление)
V = 7,84 л = 0,00784 м³
R = 8,314 Дж/(моль·К) (универсальная газовая постоянная)
T = 273 К (температура в н.у.)
Подставим значения:
n = (101325 Па * 0,00784 м³) / (8,314 Дж/(моль·К) * 273 К) ≈ 0,35 моль CO2
3. Реакция между гидроксидом калия и углекислым газом описывается следующим уравнением:
2 KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
Из уравнения видно, что 2 моль KOH реагируют с 1 моль CO2. Поэтому для реакции с 0,35 моль CO2 потребуется:
количество KOH = 0,35 моль CO2 * 2 = 0,70 моль KOH
4. Теперь найдем массу KOH, которая прореагировала:
молярная масса KOH = 56,11 г/моль
масса KOH_react = 0,70 моль * 56,11 г/моль ≈ 39,28 г
5. Определим оставшуюся массу KOH в растворе:
остаток KOH = начальная масса KOH - масса KOH, которая прореагировала
остаток KOH = 23,04 г - 39,28 г (так как вся масса KOH не может быть использована в реакции)
Так как масса KOH, которая прореагировала больше начальной массы, это значит, что вся масса KOH прореагирует.
6. В полученном растворе будут находиться:
- образующийся карбонат калия (K2CO3)
- вода (H2O)
Количество K2CO3 будет равно количеству реагировавшего CO2, то есть 0,35 моль.
7. Найдем массу K2CO3:
молярная масса K2CO3 = 138,21 г/моль
масса K2CO3 = 0,35 моль * 138,21 г/моль ≈ 48,38 г
8. Найдем массу воды, которая образовалась:
При реакции образуется 1 моль H2O на 1 моль CO2, следовательно, образуется 0,35 моль H2O.
масса H2O = 0,35 моль * 18 г/моль = 6,30 г
9. Общая масса нового раствора:
масса нового раствора = масса K2CO3 + масса H2O = 48,38 г + 6,30 г = 54,68 г
10. Теперь найдем массовые доли веществ в новом растворе:
- массовая доля K2CO3 = (масса K2CO3 / масса нового раствора) * 100%
= (48,38 г / 54,68 г) * 100% ≈ 88,41%
- массовая доля H2O = (масса H2O / масса нового раствора) * 100%
= (6,30 г / 54,68 г) * 100% ≈ 11,59%
ответ:
В полученном растворе будут находиться карбонат калия (K2CO3) и вода (H2O). Их массовые доли составляют примерно 88,41% для K2CO3 и 11,59% для H2O.