Готовимся к олимпиадам, страница 59 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. В смеси оксида фосфора(V) ($P_2O_5$) и оксида серы(VI) ($SO_3$) общей массой 19,1 г химическое количество оксида с большей молярной массой равно 0,05 моль. Рассчитайте массу гидроксида калия ($KOH$), который полностью прореагирует с указанной смесью оксидов.

1.

Дано:

$m(смеси(P_2O_5 + SO_3)) = 19,1 \text{ г}$
$n(\text{оксида с большей молярной массой}) = 0,05 \text{ моль}$

Найти:

$m(KOH) - ?$

Решение:

1. Сначала определим, какой из оксидов в смеси — оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) или оксид серы(VI) ($SO_3$) — имеет большую молярную массу. Для этого рассчитаем их молярные массы, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы: $A_r(P) = 31$, $A_r(S) = 32$, $A_r(O) = 16$.
Молярная масса оксида фосфора(V):
$M(P_2O_5) = 2 \cdot A_r(P) + 5 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$
Молярная масса оксида серы(VI):
$M(SO_3) = A_r(S) + 3 \cdot A_r(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 32 + 48 = 80 \text{ г/моль}$
Сравнивая полученные значения ($142 \text{ г/моль} > 80 \text{ г/моль}$), приходим к выводу, что оксид с большей молярной массой — это оксид фосфора(V), $P_2O_5$.

2. По условию задачи, химическое количество оксида с большей молярной массой равно 0,05 моль. Следовательно, в смеси содержится 0,05 моль $P_2O_5$.
$n(P_2O_5) = 0,05 \text{ моль}$
Теперь можем рассчитать массу оксида фосфора(V) в смеси:
$m(P_2O_5) = n(P_2O_5) \cdot M(P_2O_5) = 0,05 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 7,1 \text{ г}$

3. Зная общую массу смеси и массу одного из компонентов, найдем массу второго компонента — оксида серы(VI):
$m(SO_3) = m(смеси) - m(P_2O_5) = 19,1 \text{ г} - 7,1 \text{ г} = 12,0 \text{ г}$
Рассчитаем химическое количество оксида серы(VI) в смеси:
$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{12,0 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

4. Оба оксида являются кислотными и будут полностью реагировать с гидроксидом калия ($KOH$), который является щелочью, с образованием средних солей и воды.
Запишем уравнения реакций:
$P_2O_5 + 6KOH \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O$
$SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$

5. По уравнениям реакций найдем химическое количество $KOH$, необходимое для нейтрализации каждого оксида.
Для реакции с $P_2O_5$ (согласно стехиометрическим коэффициентам):
$n_1(KOH) = 6 \cdot n(P_2O_5) = 6 \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,30 \text{ моль}$
Для реакции с $SO_3$:
$n_2(KOH) = 2 \cdot n(SO_3) = 2 \cdot 0,15 \text{ моль} = 0,30 \text{ моль}$

6. Суммарное химическое количество гидроксида калия, необходимое для реакции со всей смесью оксидов, равно сумме количеств, рассчитанных для каждой реакции:
$n_{общ}(KOH) = n_1(KOH) + n_2(KOH) = 0,30 \text{ моль} + 0,30 \text{ моль} = 0,60 \text{ моль}$

7. Наконец, рассчитаем массу гидроксида калия. Молярная масса $KOH$:
$M(KOH) = A_r(K) + A_r(O) + A_r(H) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$
Масса $KOH$ равна произведению его общего химического количества на молярную массу:
$m(KOH) = n_{общ}(KOH) \cdot M(KOH) = 0,60 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 33,6 \text{ г}$

Ответ: для полной реакции с указанной смесью оксидов потребуется 33,6 г гидроксида калия.