Масса сухого остатка после смешивания растворов щелочи и кислоты
Порцию 10%-го раствора гидроксида калия (плотность раствора 1,109 г/см3), объем которой составляет 72,137 мл, смешали с порцией 20%-го раствора азотной кислоты (плотность раствора 1,115 г/см3), объем которой составляет 113 мл. Образовавшийся раствор выпарили и сухой остаток прокалили. Вычислите массу полученного сухого остатка.
Дано
`ω(KOH) = 10%`
`V(text{р-ра } KOH) = 72.137 text{ мл}`
`ρ(text{р-ра } KOH) = 1.109 text{ г/см}^3`
`ω(HNO_3) = 20%`
`V(text{р-ра } HNO_3) = 113 text{ мл}`
`ρ(text{р-ра } HNO_3) = 1.115 text{ г/см}^3`
Найти
`m(KNO_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции нейтрализации:
`KOH + HNO_3 = KNO_3 + H_2O`
После выпаривания и прокаливания нитрат калия разлагается:
`2KNO_3 = 2KNO_2 + O_2`
Найдём массы исходных растворов:
`m(text{р-ра } KOH) = ρ(text{р-ра } KOH)*V(text{р-ра } KOH) = 1.109*72.137 = 80 text{ г}`
`m(text{р-ра } HNO_3) = ρ(text{р-ра } HNO_3)*V(text{р-ра } HNO_3) = 1.115*113 = 126 text{ г}`
Найдём массы чистых реагентов:
`m(KOH) = (ω(KOH)*m(text{р-ра } KOH))/100 = (10*80)/100 = 8 text{ г}`
`m(HNO_3) = (ω(HNO_3)*m(text{р-ра } HNO_3))/100 = (20*126)/100 = 25.2 text{ г}`
Найдём количества веществ реагентов:
`n(KOH) = (m(KOH))/(M(KOH)) = 8/56 = 0.1429 text{ моль}`
`n(HNO_3) = (m(HNO_3))/(M(HNO_3)) = 25.2/63 = 0.4 text{ моль}`
По уравнению реакции вещества реагируют в соотношении 1:1. Гидроксид калия в недостатке, поэтому расчёт ведём по нему.
Количество вещества нитрата калия равно количеству вещества гидроксида калия:
`n(KNO_3) = n(KOH) = 0.1429 text{ моль}`
Найдём массу образовавшегося нитрата калия:
`m(KNO_3) = n(KNO_3)*M(KNO_3) = 0.1429*101 = 14.43 text{ г}`
Согласно уравнению разложения, количество вещества нитрита калия равно количеству вещества нитрата калия:
`n(KNO_2) = n(KNO_3) = 0.1429 text{ моль}`
Найдём массу сухого остатка (нитрита калия):
`m(KNO_2) = n(KNO_2)*M(KNO_2) = 0.1429*85 = 12.15 text{ г}`
Ответ
`m(KNO_2) = 12.15 text{ г}`