Какого состава средняя соль кислая соль образуется и какова ее массовая доля в растворе, полученном при пропускании 28 литров углекислого газа (CO₂) (при нормальных условиях) через 300 грамм раствора гидроксида калия (KOH) с массовой долей этого вещества 23,3%?

Решение задачи

Напомню, что при взаимодействии углекислого газа со щелочью, в зависимости от их количественного соотношения, может протекать одна из двух реакций образования средней соли кислой соли:

Из уравнений реакции следует, что при молярном соотношении n (CO₂) : n (KOH) = 1 : 2  образуется средняя соль – карбонат калия (K₂CO₃), при соотношении 1 : 1 образуется кислая соль – гидрокарбонат калия (KHCO₃).

Чтобы определить какого состава средняя соль кислая соль образуется, вычислим число молей вступивших в реакцию углекислого газа (CO₂) и гидроксида калия (KOH) и их молярное соотношение.

Так как, углекислый газ (CO₂) – это газ, для нахождения химического количества вещества используем формулу, устанавливающую связь между объемом и химическим количеством вещества:

n (CO₂) = 28 л / 22,4 л/моль = 1,25 (моль).

Вычислим, сколько гидроксида калия (KOH) (в граммах) содержится в 300 грамм 23,3-процентного раствора гидроксида калия (KOH) по формуле:

m (KOH) = 300 г ⋅ 0,233 = 69,9 (г).

Если раствор 23,3-процентный, то массовая доля гидроксида калия (KOH) в нем 0,233.

Учитывая, что молярная масса гидроксида калия (KOH) равна 56 г/моль (смотри таблицу Менделеева), найдем химическое количество гидроксида калия (KOH) по формуле, устанавливающей связь между массой и химическим количеством вещества:

Получаем:

n (KOH) = 69,9 г / 56 г/моль = 1,25 (моль).

Определим какого состава средняя соль кислая соль образуется, отношение n (CO₂) : n (KOH) = 1,25 : 1,25 = 1 : 1. Следовательно, образуется гидрокарбонат калия (KHCO₃).

Учитывая, что молярные массы гидрокарбоната калия (KHCO₃) и углекислого газа (CO₂) соответственно равны 100  и 44 г/моль (смотри таблицу Менделеева), вычислим массы веществ по формуле:

Получаем:

m (KHCO₃) = 1,25 моль ⋅ 100 г/моль = 125 (г),

m (CO₂) = 1,25 моль ⋅ 44 г/моль = 55 (г).

Масса полученного раствора равна сумме масс раствора гидроксида калия (KOH) и углекислого газа (CO₂):

m (раствора) = 300 г + 55 г = 355 (г).

Найдем массовую долю соли гидрокарбоната калия (KHCO₃) в полученном растворе по формуле нахождения массовой доли вещества:

w (KHCO₃) = 125 г / 355 г = 0,35 или 35%.

Ответ:

образуется кислая соль;

массовая доля соли гидрокарбоната калия равна 0,35.