Определение соли после реакции углекислого газа с щёлочью
Определите, какая соль получится, и рассчитайте её массу, если через 100 мл раствора, содержащего 0,32 массовой доли, или 32%, гидроксида калия (ρ = 1,32 г/см3), пропустили весь оксид углерода (IV), который образуется при сжигании 18 л метана (н. у.).
Дано
`V(CH_4) = 18 text{ л}`
`V(р-ра) = 100 text{ мл}`
`ω(KOH) = 32%`
`ρ(р-ра) = 1.32 text{ г/см}^3`
Найти
`m(соли) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение горения метана:
`CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O`
Найдём количество вещества метана:
`n(CH_4) = (V(CH_4))/V_m = 18/22.4 = 0.8036 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества углекислого газа равно количеству метана:
`n(CO_2) = n(CH_4) = 0.8036 text{ моль}`
Найдём массу раствора гидроксида калия:
`m(р-ра) = ρ(р-ра)*V(р-ра) = 1.32*100 = 132 text{ г}`
Найдём массу гидроксида калия в растворе:
`m(KOH) = (ω(KOH)*m(р-ра))/100 = (32*132)/100 = 42.24 text{ г}`
Найдём количество вещества гидроксида калия:
`n(KOH) = (m(KOH))/(M(KOH)) = 42.24/56 = 0.7543 text{ моль}`
Реакция может идти по следующим схемам:
1) `2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O`
2) `KOH + CO2 = KHCO3`
Так как `(n(KOH))/(n(CO_2)) < 1`, то образуется только гидрокарбонат калия `KHCO_3`, реакция протекает по 2 схеме.
Расчёт ведём по `KOH`, так как он в недостатке. Количество вещества `KHCO_3` равно количеству `KOH`:
`n(KHCO_3) = n(KOH) = 0.7543 text{ моль}`
Найдём массу гидрокарбоната калия:
`m(KHCO_3) = n(KHCO_3)*M(KHCO_3) = 0.7543*100 = 75.43 text{ г}`
Ответ
`m(KHCO_3) = 75.43 text{ г}`
Дополнительно
Образуется гидрокарбонат калия `KHCO_3`.