76,2 г йода смешали в стехиометрическом соотношении с калием и нагрели. Полученное вещество внесли в 200 г воды. К образовавшемуся раствору прилили 162,5 г 20%-го раствора хлорного железа. Вычислите массовую долю хлорида калия в конечном растворе

Для решения этой задачи сначала определим, какие реакции происходят и как рассчитать массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

1. Определение реакции: При взаимодействии йода (I₂) с калием (K) образуется йодид калия (KI). Реакция может быть записана следующим образом: \[ 2K + I_2 \rightarrow 2KI \]

   Из условия задачи мы имеем 76,2 г йода. Теперь найдем количество калия, необходимое для полной реакции с этим количеством йода.

2. Расчет количества моль йода: Молярная масса йода (I₂) составляет примерно 253,8 г/моль (127 г/моль на атом). Таким образом, количество моль йода: \[ n_{I_2} = \frac{76,2 \, \text{г}}{253,8 \, \text{г/моль}} \approx 0,300 \, \text{моль} \]

3. Определение необходимого количества калия: По уравнению реакции, для получения 1 моль I₂ требуется 2 моль K, значит, для 0,300 моль I₂ потребуется: \[ n_{K} = 2 \cdot 0,300 = 0,600 \, \text{моль} \] Молярная масса калия составляет примерно 39 г/моль, следовательно, масса необходимого калия: \[ m_{K} = n_{K} \cdot M_{K} = 0,600 \, \text{моль} \cdot 39 \, \text{г/моль} \approx 23,4 \, \text{г} \]

4. Общая масса образовавшегося KI: Масса KI, согласно уравнению реакции, равна массе йода плюс масса калия: \[ m_{KI} = m_{I_2} + m_{K} = 76,2 \, \text{г} + 23,4 \, \text{г} = 99,6 \, \text{г} \]

5. Добавление в воду: После образования KI его добавляют в 200 г воды. Общая масса раствора теперь: \[ m_{раствора} = 200 \, \text{г} + 99,6 \, \text{г} = 299,6 \, \text{г} \]

6. Добавление раствора хлорного железа: Далее добавляют 162,5 г 20%-го раствора хлорного железа. В этом растворе масса FeCl₃ составляет: \[ m_{FeCl₃} = 162,5 \, \text{г} \cdot 0,20 = 32,5 \, \text{г} \]

   Теперь общая масса раствора: \[ m_{конечного \, раствора} = 299,6 \, \text{г} + 162,5 \, \text{г} = 462,1 \, \text{г} \]

7. Массовая доля хлорида калия (KCl): Поскольку хлорид калия (KCl) образуется путем реакции с хлорным железом, расчитаем его массу. В результате реакции KI с FeCl₃ образуется KCl и йодид железа, который мы не учитываем в массах, так как он не мешает в расчете KCl.

   Необходимо найти массу KCl: Образование KCl из KI и FeCl₃ в соотношении 1:1, массе KCl будет равняться массе KI. Следовательно, \[ m_{KCl} = m_{KI} = 99,6 \, \text{г} \]

   Теперь вычислим массовую долю KCl в конечном растворе: \[ \text{массовая доля KCl} = \frac{m_{KCl}}{m_{конечного \, раствора}} \cdot 100\% = \frac{99,6 \, \text{г}}{462,1 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 21,54\% \]

Таким образом, массовая доля хлорида калия в конечном растворе составляет примерно 21,54%.