Номер 5, страница 8 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

$m_{p-pa\,KOH} = 450\, \text{г}$

$\omega_{KOH} = 12\,\%$

$m_{SO_3} = 32\, \text{г}$

Перевод в СИ:

$m_{p-pa\,KOH} = 0.450\, \text{кг}$

$\omega_{KOH} = 0.12$

$m_{SO_3} = 0.032\, \text{кг}$

Найти:

$m_{K_2SO_4} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между гидроксидом калия ($KOH$) и оксидом серы(VI) ($SO_3$):

$2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$

2. Вычислим массу чистого гидроксида калия ($KOH$) в растворе:

$m_{KOH} = m_{p-pa\,KOH} \cdot \omega_{KOH}$

$m_{KOH} = 450\, \text{г} \cdot 0.12 = 54\, \text{г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов и продукта, используя стандартные атомные массы:

$M_{KOH} = A_r(K) + A_r(O) + A_r(H) = 39.098 + 15.999 + 1.008 = 56.105\, \text{г/моль}$

$M_{SO_3} = A_r(S) + 3 \cdot A_r(O) = 32.065 + 3 \cdot 15.999 = 32.065 + 47.997 = 80.062\, \text{г/моль}$

$M_{K_2SO_4} = 2 \cdot A_r(K) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 39.098 + 32.065 + 4 \cdot 15.999 = 78.196 + 32.065 + 63.996 = 174.257\, \text{г/моль}$

4. Найдем количество вещества ($n$) каждого реагента:

$n_{KOH} = \frac{m_{KOH}}{M_{KOH}} = \frac{54\, \text{г}}{56.105\, \text{г/моль}} \approx 0.96246\, \text{моль}$

$n_{SO_3} = \frac{m_{SO_3}}{M_{SO_3}} = \frac{32\, \text{г}}{80.062\, \text{г/моль}} \approx 0.3997\, \text{моль}$

5. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции ($2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$), 1 моль $SO_3$ реагирует с 2 молями $KOH$.

Рассчитаем, сколько $KOH$ потребуется для реакции с имеющимся количеством $SO_3$:

$n_{KOH}(\text{потр.}) = 2 \cdot n_{SO_3} = 2 \cdot 0.3997\, \text{моль} = 0.7994\, \text{моль}$

Сравним требуемое количество $KOH$ с имеющимся: $0.7994\, \text{моль}$ (потребуется) против $0.96246\, \text{моль}$ (имеется). Так как $0.96246\, \text{моль} > 0.7994\, \text{моль}$, гидроксид калия ($KOH$) находится в избытке. Следовательно, оксид серы(VI) ($SO_3$) является лимитирующим реагентом, и расчеты по продукту будут вестись по нему.

6. Найдем количество вещества сульфата калия ($K_2SO_4$), образовавшегося в результате реакции. Из уравнения реакции видно, что из 1 моля $SO_3$ образуется 1 моль $K_2SO_4$.

Следовательно, $n_{K_2SO_4} = n_{SO_3} = 0.3997\, \text{моль}$

7. Вычислим массу сульфата калия ($K_2SO_4$):

$m_{K_2SO_4} = n_{K_2SO_4} \cdot M_{K_2SO_4}$

$m_{K_2SO_4} = 0.3997\, \text{моль} \cdot 174.257\, \text{г/моль} \approx 69.645\, \text{г}$

Округлим до двух знаков после запятой:

$m_{K_2SO_4} \approx 69.65\, \text{г}$

Ответ: $69.65\, \text{г}$