Для того чтобы решить эту задачу, давайте разберемся с процессом реакций и проведем необходимые расчеты.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
Когда углекислый газ (CO₂) реагирует с гидроксидом калия (KOH), происходит образование карбоната калия (K₂CO₃) и воды (H₂O):
[
2 KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O
]
Шаг 2: Найдем количество вещества углекислого газа
Сначала найдем количество вещества (моль) углекислого газа, который мы имеем. Известно, что при нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Для 5 л CO₂ количество вещества будет вычисляться следующим образом:
[
n = \frac{V}{V_m}
]
где:
- ( V = 5 , \text{л} ) — объем газа,
- ( V_m = 22.4 , \text{л/моль} ) — молярный объем газа при н.у.
Подставим значения:
[
n_{CO₂} = \frac{5 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} \approx 0.223 , \text{моль}
]
Шаг 3: Найдем количество карбоната калия
Согласно уравнению реакции, для образования 1 моля K₂CO₃ требуется 1 моль CO₂ и 2 моль KOH. Следовательно, количество карбоната калия будет равно количеству CO₂:
[
n_{K₂CO₃} = n_{CO₂} = 0.223 , \text{моль}
]
Шаг 4: Посчитаем массу карбоната калия
Теперь найдем массовую долю карбоната калия. Сначала рассчитаем его молярную массу:
- К (калий) = 39,1 г/моль (2 калия)
- С (углерод) = 12,0 г/моль (1 углерод)
- О (кислород) = 16,0 г/моль (3 кислорода)
Общая молярная масса K₂CO₃:
[
M_{K₂CO₃} = 2 \cdot 39.1 + 12.0 + 3 \cdot 16.0 = 78.2 + 12.0 + 48.0 = 138.2 , \text{г/моль}
]
Теперь, зная количество вещества K₂CO₃ и его молярную массу, можем вычислить массу:
[
m = n \cdot M
]
[
m_{K₂CO₃} = 0.223 , \text{моль} \cdot 138.2 , \text{г/моль} \approx 30.8 , \text{г}
]
Ответ
Масса карбоната калия (K₂CO₃), образуемого при пропускании 5 л углекислого газа через избыток гидроксида калия, составляет примерно 30.8 г.
