Question

Смесь оксида калия, хлорида калия и нитрата калия массой 19,29 г, мольное соотношение  компонентов в которой равно 1 : 2,5 : 2 (в порядке перечисления) растворили в 100 мл воды.  Полученный раствор подвергали электролизу до тех до тех пор, пока на катоде не выделилось  896 мл (при н. у.) газа. Вычислите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

Answer 1

Для решения задачи необходимо определить количество вещества каждого компонента смеси и вычислить их массы. Затем нужно определить количество гидроксида калия, образующегося на катоде при электролизе, и вычислить его массу. И, наконец, можно вычислить массовую долю гидроксида калия в растворе.

1. Определяем количество вещества каждого компонента:

Молярные соотношения компонентов: K2O : KCl : KNO3 = 1 : 2.5 : 2

Пусть х - количество молей K2O, тогда количество молей KCl будет 2.5x, а количество молей KNO3 - 2x.

Тогда общее количество молей вещества в смеси будет:

х + 2.5x + 2x = 5.5x

2. Вычисляем массы каждого компонента:

Молярные массы: K2O = 94 г/моль, KCl = 74.5 г/моль, KNO3 = 101.1 г/моль

Массы компонентов:

масса K2O = х * 94 г/моль
масса KCl = 2.5x * 74.5 г/моль
масса KNO3 = 2x * 101.1 г/моль

Общая масса смеси:

масса смеси = масса K2O + масса KCl + масса KNO3 = 19.29 г

Подставляем значения масс компонентов и решаем уравнение для х:

х * 94 г/моль + 2.5x * 74.5 г/моль + 2x * 101.1 г/моль = 19.29 г

Решив уравнение, получим: x = 0.1 моль - количество молей K2O в смеси.

3. Определяем количество гидроксида калия, образующегося на катоде при электролизе:

Уравнение электролиза водного раствора гидроксида калия:

2KOH + 2H2O → 2KOH + H2↑ + ½O2↑

Согласно уравнению, на каждые две молекулы воды, разложенные на катоде, образуется одна молекула водорода и одна молекула гидроксида калия.

Объем выделенного газа (при н.у.) равен 896 мл, что соответствует 0.896 л.

Количество вещества выделенного водорода можно вычислить по формуле:

n(H2) = V / Vm

где V - объем газа, выделенного на катоде, Vm - молярный объем (24 л/моль при н.у.).

n(H2) = 0.896 л / 24 л/моль = 0.0373 моль

Так как на каждые две молекулы воды образуется одна молекула гидроксида калия, то количество молей гидроксида калия будет равно половине количества молей выделенного водорода:

n(KOH) = 0.0373 моль / 2 = 0.01865 моль

4. Вычисляем массу гидроксида калия:

Молярная масса KOH = 56.1 г/моль

Масса KOH, образующегося на катоде:

масса KOH = n(KOH) * Молярная масса KOH = 0.01865 моль * 56.1 г/моль = 1.047 г

5. Вычисляем массовую долю гидроксида калия в растворе:

Массовая доля KOH в растворе:

массовая доля KOH = (масса KOH / общая масса раствора) * 100%

массовая доля KOH = (1.047 г / 19.29 г) * 100% = 5.42%

Ответ: массовая доля гидроксида калия в полученном растворе равна 5.42%.