Каковы массовые доли солей в смеси и объем газа (н.у.), выделившегося при нагревании, если 6,49 г смеси хлората

Krokodil

20

Для решения этой задачи, давайте разобьем ее на несколько этапов.

Шаг 1: Найдем массу каталитической добавки оксида марганца (IV)
Масса смеси, указанная в задаче, составляет 6,49 г. Давайте обозначим массу каталитической добавки оксида марганца (IV) через \(m_{MnO_2}\). Таким образом, масса смеси солей без каталитической добавки составит \(6,49 - m_{MnO_2}\) г.

Шаг 2: Определим массы хлората и нитрата калия в смеси
Давайте обозначим массу хлората калия через \(m_{KClO_3}\), а массу нитрата калия через \(m_{KNO_3}\). Тогда у нас будет следующая система уравнений:
\[
\begin{align*}
m_{KClO_3} + m_{KNO_3} &= 6,49 - m_{MnO_2} \quad \text{(1)} \\
m_{KClO_3} &= 39,1 \cdot \left( \frac{m_{KClO_3}}{m_{KClO_3} + m_{KNO_3}} \right) \quad \text{(2)} \\
m_{KNO_3} &= 39,1 \cdot \left( \frac{m_{KNO_3}}{m_{KClO_3} + m_{KNO_3}} \right) \quad \text{(3)}
\end{align*}
\]

Шаг 3: Найдем количество вещества выделившегося газа (н.у.)
Для этого, давайте воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[
PV = nRT
\]
где \(P\) - давление, \(V\) - объем газа, \(n\) - количество вещества газа (н.у.), \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура.

По условию, мы прошли этот газ через нагретую медную трубку. Из этого следует, что объем газа до обработки серной кислотой равен объему газа после обработки, который равен 53,1 мл (или 0,0531 л).

Также по условию, мы знаем, что температура газа равна нормальным условиям (н.у.), то есть 273,15 K, и что универсальная газовая постоянная \(R\) равна 0,0821 л * атм / (моль * K).

Используя эти значения, мы можем решить уравнение \(PV = nRT\) для \(n\) и найти количество вещества газа (н.у.).

Шаг 4: Найдем массовые доли солей в смеси
Массовая доля вещества в смеси определяется как отношение массы вещества к общей массе смеси. Давайте обозначим массовую долю хлората калия через \(x_{KClO_3}\), а массовую долю нитрата калия через \(x_{KNO_3}\).

Тогда у нас будут следующие формулы:
\[
\begin{align*}
x_{KClO_3} &= \frac{m_{KClO_3}}{m_{KClO_3} + m_{KNO_3} + m_{MnO_2}} \quad \text{(4)} \\
x_{KNO_3} &= \frac{m_{KNO_3}}{m_{KClO_3} + m_{KNO_3} + m_{MnO_2}} \quad \text{(5)}
\end{align*}
\]

Шаг 5: Найдем массу серной кислоты
Масса серной кислоты можно найти, используя ее плотность и объем:
\[
m_{H_2SO_4} = \text{плотность} \cdot \text{объем}
\]

У нас есть значения плотности (1,13 г/мл) и объема (53,1 мл), поэтому мы можем рассчитать массу серной кислоты.

Шаг 6: Найдем количество вещества гидроксида натрия
Концентрация раствора гидроксида натрия составляет 1,6 моль/литр. Масса гидроксида натрия может быть рассчитана, используя его молярную массу и объем раствора:
\[
m_{NaOH} = \text{концентрация} \cdot \text{объем} \cdot \text{молярная масса}
\]

Таким образом, мы можем рассчитать массу гидроксида натрия.

Шаг 7: Нейтрализация оставшейся кислоты и расчет количества натрия
Серная кислота и гидроксид натрия соотносятся по мольному соотношению 1:2. Это означает, что количество моля серной кислоты должно быть в два раза меньше количества моля гидроксида натрия, чтобы полностью произошла нейтрализация. Поэтому мы должны разделить массу гидроксида натрия на его молярную массу, а затем умножить на 2, чтобы найти количество массы серной кислоты, необходимое для нейтрализации.

Вот решение задачи со всеми пояснениями и шагами