Номер 827, страница 145 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

827. В результате электролиза водного раствора хлорида калия выделился хлор химическим количеством 0,200 моль и образовался гидроксид калия. Масса раствора к моменту окончания электролиза составила 155 г. Определите массовую долю гидроксида калия в образовавшемся растворе.

Дано:

$n(Cl_2) = 0,200 \text{ моль}$

$m_{раствора} = 155 \text{ г}$

$m_{раствора} = 155 \text{ г} = 0,155 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(KOH) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции электролиза водного раствора хлорида калия. В ходе электролиза на аноде выделяется хлор, а на катоде — водород, при этом в растворе накапливается гидроксид калия.

Суммарное уравнение реакции:

$2KCl + 2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2KOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$

2. По уравнению реакции определим химическое количество гидроксида калия ($KOH$), которое образовалось. Стехиометрические коэффициенты показывают, что из 2 моль $KCl$ образуется 2 моль $KOH$ и 1 моль $Cl_2$. Таким образом, количество вещества гидроксида калия в два раза больше, чем количество вещества выделившегося хлора.

$\frac{n(KOH)}{n(Cl_2)} = \frac{2}{1}$

$n(KOH) = 2 \cdot n(Cl_2) = 2 \cdot 0,200 \text{ моль} = 0,400 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу образовавшегося гидроксида калия ($m(KOH)$). Для этого найдем его молярную массу $M(KOH)$:

$M(KOH) = M(K) + M(O) + M(H) \approx 39,1 + 16,0 + 1,0 = 56,1 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу гидроксида калия:

$m(KOH) = n(KOH) \cdot M(KOH) = 0,400 \text{ моль} \cdot 56,1 \text{ г/моль} = 22,44 \text{ г}$

4. Определим массовую долю гидроксида калия ($\omega(KOH)$) в конечном растворе. Массовая доля вычисляется по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

Масса конечного раствора дана в условии и равна 155 г. Подставим значения в формулу:

$\omega(KOH) = \frac{22,44 \text{ г}}{155 \text{ г}} \approx 0,14477$

Для выражения результата в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega(KOH) \approx 0,14477 \cdot 100\% \approx 14,48\%$

Учитывая, что исходные данные имеют три значащие цифры, округлим ответ до трех значащих цифр.

$\omega(KOH) \approx 14,5\%$

Ответ: массовая доля гидроксида калия в образовавшемся растворе составляет 14,5%.