Номер 369, страница 68 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

369. При сплавлении гидроксида калия с гидроксидом алюминия образуется вода и соль, в которой массовые доли калия, алюминия и кислорода соответственно равны 0,3986, 0,2751 и 0,3263. Определите формулу образующейся соли и составьте уравнение реакции, протекающей при сплавлении гидроксида калия с гидроксидом алюминия.

Дано:

Массовая доля калия в соли, $w(K) = 0,3986$

Массовая доля алюминия в соли, $w(Al) = 0,2751$

Массовая доля кислорода в соли, $w(O) = 0,3263$

Найти:

Формулу соли - ?

Уравнение реакции - ?

Решение:

Задача состоит из двух частей: определение формулы соли и составление уравнения реакции.

1. Сначала определим формулу соли. Проверим, содержит ли соль другие элементы, кроме K, Al и O, сложив их массовые доли:

$w(K) + w(Al) + w(O) = 0,3986 + 0,2751 + 0,3263 = 1,0000$

Сумма равна 1 (или 100%), значит, соль состоит только из указанных элементов, а весь водород из исходных гидроксидов перешел в состав воды. Предположим, что формула соли $K_xAl_yO_z$.

Для нахождения простейшей формулы найдем соотношение количеств вещества (в молях) элементов. Для удобства расчетов примем массу образца соли за 100 г. Тогда массы элементов в образце будут равны:

$m(K) = 100 \text{ г} \cdot 0,3986 = 39,86 \text{ г}$

$m(Al) = 100 \text{ г} \cdot 0,2751 = 27,51 \text{ г}$

$m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,3263 = 32,63 \text{ г}$

Используя относительные атомные массы элементов ($Ar(K) = 39,1$, $Ar(Al) = 27$, $Ar(O) = 16$), найдем количество вещества (моль) каждого элемента:

$\nu(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{39,86 \text{ г}}{39,1 \text{ г/моль}} \approx 1,019 \text{ моль}$

$\nu(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{27,51 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} \approx 1,019 \text{ моль}$

$\nu(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{32,63 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,039 \text{ моль}$

Соотношение индексов $x:y:z$ в формуле равно соотношению количеств вещества:

$x : y : z = \nu(K) : \nu(Al) : \nu(O) \approx 1,019 : 1,019 : 2,039$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим все значения на наименьшее из них (1,019):

$x = \frac{1,019}{1,019} = 1$

$y = \frac{1,019}{1,019} = 1$

$z = \frac{2,039}{1,019} \approx 2$

Таким образом, простейшая формула соли - $KAlO_2$ (метаалюминат калия).

2. Далее составим уравнение реакции сплавления гидроксида калия ($KOH$) с гидроксидом алюминия ($Al(OH)_3$). Продуктами, как указано в условии, являются соль (формулу которой мы определили как $KAlO_2$) и вода ($H_2O$):

$KOH + Al(OH)_3 \xrightarrow{t} KAlO_2 + H_2O$

Для сбалансирования уравнения необходимо уравнять количество атомов каждого элемента в левой и правой частях. В левой части находятся 4 атома водорода (1 в $KOH$ и 3 в $Al(OH)_3$) и 4 атома кислорода (1 в $KOH$ и 3 в $Al(OH)_3$). В правой части, чтобы получить такое же количество атомов, необходимо поставить коэффициент 2 перед молекулой воды:

$KOH + Al(OH)_3 \xrightarrow{t} KAlO_2 + 2H_2O$

Проверим итоговое уравнение: K(1:1), Al(1:1), O(1+3 : 2+2), H(1+3 : 2$\cdot$2). Все элементы сбалансированы.

Ответ: Формула образующейся соли - $KAlO_2$. Уравнение реакции, протекающей при сплавлении: $KOH + Al(OH)_3 \xrightarrow{t} KAlO_2 + 2H_2O$.