В 84 г 8%-ного раствора гидроксида калия растворили оксид серы $IV$, выделившийся при обжиге пирита...

Давайте разберемся с этой задачей поэтапно и решим её.

Шаг 1: Определим, сколько $S{O}_2$ выделяется при обжиге пирита $(Fe{S}_2$).

Дана масса пирита $m(Fe{S}_2$ = 7,2 \, \text{г} ). Для начала найдем молярную массу $Fe{S}_2$: $M(Fe{S}_2)=55,85(\text{Fe})+2\cdot 32,06(\text{S})=119,97\text{г/моль}.$

Число молей пирита: $n(Fe{S}_2)=\frac{m(Fe{S}_2)}{M(Fe{S}_2)}=\frac{7,2}{119,97}\approx 0,06\text{моль}.$

Из уравнения реакции: $4Fe{S}_2+11O_2\to 8S{O}_2+2F{e}_2{O}_3,$ видно, что $4\text{моль}$ пирита дают $8\text{моль}$ $S{O}_2$, то есть соотношение $Fe{S}_2:S{O}_2=4:8=1:2$. Следовательно, количество выделившегося $S{O}_2$: $n(S{O}_2)=2\cdot n(Fe{S}_2)=2\cdot 0,06=0,12\text{моль}.$

Шаг 2: Рассчитаем массу $S{O}_2$.

Молярная масса $S{O}_2$: $M(S{O}_2)=32,06(\text{S})+2\cdot 16(\text{O})=64,06\text{г/моль}.$

Масса $S{O}_2$: $m(S{O}_2)=n(S{O}_2)\cdot M(S{O}_2)=0,12\cdot 64,06\approx 7,69\text{г}.$

Шаг 3: Определим количество $KOH$ в растворе.

Дана масса раствора (m{\text{р-ра}} = 84 \, \text{г}), массовая доля $w(KOH$ = 8\% = 0,08). Тогда масса $KOH$ в растворе: [ m$KOH$ = w$KOH$ \cdot m{\text{р-ра}} = 0,08 \cdot 84 = 6,72 \, \text{г}. ]

Молярная масса $KOH$: $M(KOH)=39,1(\text{K})+16(\text{O})+1(\text{H})=56,1\text{г/моль}.$

Количество вещества $KOH$: $n(KOH)=\frac{m(KOH)}{M(KOH)}=\frac{6,72}{56,1}\approx 0,12\text{моль}.$

Шаг 4: Определим, взаимодействует ли весь $S{O}_2$ с $KOH$.

Реакция между $KOH$ и $S{O}_2$: $KOH+S{O}_2\to KHS{O}_3.$

Из уравнения видно, что $1\text{моль}$ $KOH$ реагирует с $1\text{моль}$ $S{O}_2$. У нас есть:

• $n(S{O}_2$ = 0,12 \, \text{моль}),
• $n(KOH$ = 0,12 \, \text{моль}).

Так как количество $KOH$ и $S{O}_2$ одинаково, то они полностью прореагируют друг с другом. Образуется $0,12\text{моль}$ соли $KHS{O}_3$.

Шаг 5: Рассчитаем массу соли $KHS{O}_3$.

Молярная масса $KHS{O}_3$: $M(KHS{O}_3)=39,1(\text{K})+1,01(\text{H})+32,06(\text{S})+3\cdot 16(\text{O})=120,17\text{г/моль}.$

Масса соли: $m(KHS{O}_3)=n(KHS{O}_3)\cdot M(KHS{O}_3)=0,12\cdot 120,17\approx 14,42\text{г}.$

Шаг 6: Определим массу итогового раствора.

Изначально масса раствора $KOH$ была $84\text{г}$. Добавили $S{O}_2$ массой $m(S{O}_2$ = 7,69 \, \text{г}), который прореагировал с $KOH$, но масса раствора при этом не изменится, так как образовавшаяся соль (KHSO3) остается в растворе. Следовательно, масса итогового раствора: [ m{\text{р-ра итог}} = 84 + 7,69 = 91,69 \, \text{г}. ]

Шаг 7: Рассчитаем массовую долю соли в растворе.

Массовая доля соли: [ w$KHS{O}_3$ = \frac{m(KHSO3)}{m{\text{р-ра итог}}} \cdot 100\% = \frac{14,42}{91,69} \cdot 100\% \approx 15,73\%. ]

Ответ:

Массовая доля соли в полученном растворе составляет примерно 15,73%.

Для решения задачи, давайте последовательно разберем все этапы.

Шаг 1: Определение массы KOH в растворе

Дан 8%-ный раствор гидроксида калия $KOH$ массой 84 г. Для нахождения массы KOH в растворе, используем формулу для расчета массы компонента в растворе:

$\text{Масса KOH}=\frac{\text{Процентная доля KOH}}{100\mathrm{\%}}\times \text{Масса раствора}$

Подставляем значения:

$\text{Масса KOH}=0.08\times 84\text{г}=6.72\text{г}$

Шаг 2: Определение количества SO2

Теперь нужно определить, сколько оксида серы $IV$ $SO2$ выделится при сгорании пирита $FeS2$. Из уравнения реакции:

$4FeS2+11O2\to 8SO2+2Fe2O3$

Из 4 молей пирита получается 8 моль SO2, значит, 1 моль пирита дает 2 моль SO2.

Найдем количество моль пирита в 7.2 г:

1. Молярная масса пирита $FeS2$ = 55.85 $Fe$ + 2 × 32.07 $S$ = 119.99 г/моль

2. Количество моль пирита:

[ n{FeS2} = \frac{m{FeS2}}{M_{FeS2}} = \frac{7.2 \, \text{г}}{119.99 \, \text{г/моль}} \approx 0.060 ]

1. Количество моль SO2, получаемого из 7.2 г пирита:

[ n{SO2} = 2 \times n{FeS2} = 2 \times 0.060 \approx 0.120 \, \text{моль} ]

Шаг 3: Определение массы SO2

Теперь найдем массу SO2:

1. Молярная масса SO2 = 32.07 $S$ + 2 × 16.00 $O$ = 64.07 г/моль

2. Масса SO2:

[ m{SO2} = n{SO2} \times M_{SO2} = 0.120 \, \text{моль} \times 64.07 \, \text{г/моль} \approx 7.69 \, \text{г} ]

Шаг 4: Определение реакции и массы KHSO4

Из уравнения реакции между KOH и SO2:

$KOH+SO2\to KHSO4$

По уравнению видно, что 1 моль KOH реагирует с 1 моль SO2. Сначала определим, сколько моль KOH у нас есть:

1. Молярная масса KOH = 39.10 $K$ + 16.00 $O$ + 1.01 $H$ = 56.11 г/моль

2. Количество моль KOH:

[ n{KOH} = \frac{m{KOH}}{M_{KOH}} = \frac{6.72 \, \text{г}}{56.11 \, \text{г/моль}} \approx 0.119 \, \text{моль} ]

Шаг 5: Определение, какой реагент в избытке

У нас есть 0.120 моль SO2 и 0.119 моль KOH. Это значит, что KOH будет лимитирующим реагентом, и вся его масса будет использована.

Шаг 6: Определение массы KHSO4

Количество KHSO4, которое образуется, будет равно количеству KOH $таккаксоотношение1:1$:

[ n{KHSO4} = n{KOH} = 0.119 \, \text{моль} ]

Теперь найдем массу KHSO4:

1. Молярная масса KHSO4 = 39.10 $K$ + 1.01 $H$ + 32.07 $S$ + 4 × 16.00 $O$ = 136.16 г/моль

2. Масса KHSO4:

[ m{KHSO4} = n{KHSO4} \times M_{KHSO4} = 0.119 \, \text{моль} \times 136.16 \, \text{г/моль} \approx 16.20 \, \text{г} ]

Шаг 7: Определение массовой доли KHSO4 в растворе

Теперь найдем массовую долю соли $KHSO4$ в растворе:

[ \text{Массовая доля} = \frac{m{KHSO4}}{m{\text{раствора}}} \times 100\% ]

$\text{Массовая доля}=\frac{16.20\text{г}}{84\text{г}}\times 100\mathrm{\%}\approx 19.29\mathrm{\%}$

Таким образом, массовая доля соли KHSO4 в растворе составляет примерно 19.29%.