Навеску хлората калия массой 11,025 г осторожно нагрели. При этом часть её подверглась диспропорционированию, часть — разложилась с выделением газа, а некоторая часть не разложилась. Масса получившегося твёрдого остатка составила 10,065 г. Этот остаток растворили в 111 мл воды и получили раствор с массовой долей хлорида калия 2 %. Рассчитайте массовую долю перхлорат-ионов в твёрдом остатке после прокаливания хлората калия.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
1) 4KClO3 = KCl + 3KClO4
2) 2KClO3 = 2KCl + 3O2
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение количества KCl, образовавшегося при разложении с выделением O2:
m(O2) = m(исх. навески) - m(твёрдого остатка) = 11,025 - 10,065 = 0,96 г
n(O2) = m(O2) / M(O2) = 0,96 / 32 = 0,03 моль
n(KClO3, реакция 2) = n(O2) / 3 · 2 = 0,03 / 3 · 2 = 0,02 моль
n(KCl, реакция 2) = n(KClO3, реакция 2) = 0,02 моль
n(KClO3 исх.) = m(KClO3 исх.) / M(KClO3) = 11,025 / 122,5 = 0,09 моль
Определение количества KClO3, вступившего в диспропорционирование:
n(KCl, реакция 1) = n(KClO3, реакция 1) / 4 · 1
n(KCl всего) = n(KCl, реакция 1) + n(KCl, реакция 2) = n(KClO3, реакция 1) / 4 + 0,02
m(KCl) = n(KCl всего) · M(KCl) = (n(KClO3, реакция 1) / 4 + 0,02) · 74,5
m(H2O) = V(H2O) · ρ(H2O) = 111 · 1 = 111 г
m(р-ра) = m(H2O) + m(твёрдого остатка) = 111 + 10,065 = 121,065 г
По условию ω(KCl) = 2 %
74,5 · (n(KClO3, реакция 1) / 4 + 0,02) / 121,065 = 0,02 [1]
Пусть n(KClO3, реакция 1) = x моль, тогда:
74,5 · (x / 4 + 0,02) / 121,065 = 0,02 [1]
x = 0,05
n(KClO3, реакция 1) = 0,05 моль
Нахождение массовой доли ClO-4 в твёрдом остатке:
n(KClO3 ост.) = n(KClO3 исх.) - n(KClO3, реакция 1) - n(KClO3, реакция 2) = 0,09 - 0,05 - 0,02 = 0,02 моль
n(KClO4) = n(KClO3, реакция 1) / 4 · 3 = 0,05 / 4 · 3 = 0,0375 моль
n(ClO-4) = n(KClO4) = 0,0375 моль
m(ClO-4) = n(ClO-4) · M(ClO-4) = 0,0375 · 99,5 = 3,731 г
ω(ClO-4) = m(ClO-4) / m(твёрдого остатка) · 100 % = 3,731 / 10,065 · 100 % = 37,07 %
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: ω(ClO-4) = 37,07 %
Получен правильный ответ.