Для решения задачи нам нужно будет определить массу сульфата калия, который может быть получен в результате реакции между гидроксидом калия и оксидом серы (VI). Давайте разберёмся, как это сделать шаг за шагом.
Шаг 1: Определение массы гидроксида калия
Сначала необходимо найти массу чистого гидроксида калия (KOH), содержащегося в растворе.
Данная информация:
- Масса раствора КOH = 450 г
- Массовая доля KOH = 12%
Расчёт массы KOH:
[
\text{Масса KOH} = \text{Масса раствора} \times \frac{\text{Массовая доля KOH}}{100} = 450 , \text{г} \times \frac{12}{100} = 54 , \text{г}
]
Шаг 2: Определение количества веществ
Далее, найдем количество гидроксида калия, который мы рассчитали.
Молярная масса KOH:
K = 39 г/моль, O = 16 г/моль, H = 1 г/моль
[
M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 , \text{г/моль}
]
Расчёт молей KOH:
[
n(KOH) = \frac{\text{Масса KOH}}{M(KOH)} = \frac{54 , \text{г}}{56 , \text{г/моль}} \approx 0.964 , \text{моль}
]
Теперь перейдем к оксиду серы (VI).
Шаг 3: Определение количества серы (VI)
Оксид серы (VI) имеет следующую формулу: SO₃.
Молярная масса SO₃:
S = 32 г/моль, O = 16 г/моль
[
M(SO₃) = 32 + 3 \times 16 = 32 + 48 = 80 , \text{г/моль}
]
Расчёт молей SO₃:
[
n(SO₃) = \frac{\text{Масса SO₃}}{M(SO₃)} = \frac{32 , \text{г}}{80 , \text{г/моль}} = 0.4 , \text{моль}
]
Шаг 4: Реакция между KOH и SO₃
Реакция между гидроксидом калия и оксидом серы (VI) будет происходить по следующему уравнению:
[
\text{2 KOH} + \text{SO₃} \rightarrow \text{K₂SO₄} + \text{H₂O}
]
Из уравнения видно, что на 1 моль SO₃ требуется 2 моли KOH.
Шаг 5: Определение определяющего реагента
Теперь определим, какой реагент является лимитирующим:
- Для 0.4 моль SO₃ потребуется:
[
0.4 , \text{моль SO₃} \times 2 = 0.8 , \text{моль KOH}
]
У нас есть 0.964 моль KOH, что больше, чем 0.8 моль, следовательно, SO₃ является лимитирующим реагентом.
Шаг 6: Рассчёт массы сульфата калия
Сульфат калия (K₂SO₄) - это продукт реакции.
Молярная масса K₂SO₄:
K = 39 г/моль, S = 32 г/моль, O = 16 г/моль
[
M(K₂SO₄) = 2 \times 39 + 32 + 4 \times 16 = 78 + 32 + 64 = 174 , \text{г/моль}
]
Сейчас находим, сколько К₂SO₄ образуется:
Из 1 моли SO₃ образуется 1 моль K₂SO₄, следовательно:
- Из 0.4 моль SO₃ образуется 0.4 моль K₂SO₄.
Расчёт массы K₂SO₄:
[
\text{Масса K₂SO₄} = n(K₂SO₄) \times M(K₂SO₄) = 0.4 , \text{моль} \times 174 , \text{г/моль} = 69.6 , \text{г}
]
Ответ
При добавлении к раствору гидроксида калия массой 450 г с массовой долей щёлочи, равной 12%, и оксида серы (VI) массой 32 г можно получить приблизительно 69.6 г сульфата калия (K₂SO₄).
