Давайте разберём задачу поэтапно.
Дано:
- Масса перманганата калия (KMnO₄) — 32,6 г
- Объём выделенного газа — 11,2 л (н.у.)
- Нам нужно найти массовую долю примесей в исходном образце KMnO₄.
Шаг 1: Запись реакции
При взаимодействии перманганата калия с концентрированной соляной кислотой происходит реакция:
[ 2 KMnO_4 + 16 HCl \rightarrow 2 KCl + 2 MnCl_2 + 8 H_2O + 5 Cl_2 ]
На выходе получаются газы: хлор (Cl₂).
Шаг 2: Определимся с выделенным газом
Объем газа — 11,2 л.
Этот газ — Cl₂.
Молярный объем газа (н.у.) — 22,4 л/моль.
Шаг 3: Найдём количество молей газа Cl₂
[ n_{Cl_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{11,2}{22,4} = 0,5 \text{ моль} ]
Шаг 4: Из реакции
Из уравнения реакции видно, что на 2 молекулы KMnO₄ выделяется 5 молекул Cl₂.
Это означает, что:
[ 2 \text{ моль KMnO}_4 \rightarrow 5 \text{ моль Cl}_2 ]
Следовательно,
[ 1 \text{ моль KMnO}_4 \rightarrow \frac{5}{2} \text{ моль Cl}_2 ]
Или,
[ n_{KMnO_4} = \frac{2}{5} n_{Cl_2} = \frac{2}{5} \times 0,5 = 0,2 \text{ моль} ]
Шаг 5: Найдём массу чистого KMnO₄
Молярная масса KMnO₄:
К — 39 г/моль,
Mn — 55 г/моль,
O₄ — 4×16 = 64 г/моль.
Общая молярная масса:
[ M_{KMnO_4} = 39 + 55 + 64 = 158 \text{ г/моль} ]
Масса KMnO₄ (чистого):
[ m_{чистый} = n_{KMnO_4} \times M_{KMnO_4} = 0,2 \times 158 = 31,6 \text{ г} ]
Обратите внимание: масса исходного образца — 32,6 г, а масса чистого KMnO₄ — 31,6 г.
Шаг 6: Найдём массу примесей
Масса примесей:
[ m_{примесей} = m_{образца} - m_{чистого} = 32,6 - 31,6 = 1,0 \text{ г} ]
Шаг 7: Найдём массовую долю примесей
[ % \text{ примесей} = \frac{m_{примесей}}{m_{образца}} \times 100 = \frac{1,0}{32,6} \times 100 \approx 3,07% ]
Ответ:
Массовая доля примесей в образце перманганата калия составляет примерно 3%.
