Для решения задачи сначала определим, какое уравнение химической реакции происходит между калий (K) и кислородом (O₂). При полном окислении калия образуется оксид калия (K₂O), уравнение реакции можно записать так:
\[ 4K + O₂ \rightarrow 2K₂O \]
Теперь, если масса образовавшегося оксида калия (K₂O) равна 160 г, найдем количество молей K₂O:
Вычисляем молярную массу K₂O:
- Калий (K) = 39,1 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль
- Молярная масса K₂O = 2 × 39,1 + 16 = 94,2 г/моль
Теперь найдем количество молей K₂O в 160 г: \[ n(K₂O) = \frac{m(K₂O)}{M(K₂O)} = \frac{160 \, \text{г}}{94,2 \, \text{г/моль}} \approx 1,70 \, \text{моль} \]
Из уравнения реакции видно, что 2 моль K₂O образуются из 1 моль O₂. Таким образом, чтобы полностью окислить K, нам нужно: \[ n(O₂) = \frac{1,70 \, \text{моль K₂O}}{2} \approx 0,85 \, \text{моль O₂} \]
Теперь вычислим объем кислорода при нормальных условиях (0°C, 1атм). По закону Бойля-Мариотта 1 моль газа занимает 22,4 л. Следовательно: \[ V(O₂) = n(O₂) \times 22,4 \, \text{л/моль} = 0,85 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 19,04 \, \text{л} \]
Найдем массу кислорода, используя его молярную массу (O₂ = 32 г/моль): \[ m(O₂) = n(O₂) \times M(O₂) = 0,85 \, \text{моль} \times 32 \, \text{г/моль} = 27,2 \, \text{г} \]
Таким образом, для полного окисления калия потребуется примерно 27,2 г кислорода и объем кислорода составит около 19,04 литров.