Question

Оксид калия растворили в 100 мл воды и получили раствор с массовой долей гидроксида 14.43%. Определите объём серной кислоты с массовой долей 9,2% и плотностью 1,1 г/мл, необходимый для нейтрализации полученного раствора щелочи

Answer 1

По условию массовые доли солей в смеси равны:
ω(KH2PO4·H2O) = ω(K2HPO4·2H2O)

Из данного равенства следует, что массы солей тоже равны:
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)

По условию мы не ограничены в выборе масс участников. Пусть масса смеси солей будет равна 100 г. Тогда имеем следующее:
m(KH2PO4·H2O + K2HPO4·2H2O) = 100 г
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O) = 100/2 = 50 (г)
m(H2O) = m(KH2PO4·H2O + K2HPO4·2H2O)·10 = 100·10 = 1000 (г)

Рассчитаем количества веществ в данном растворе:
ν(KH2PO4·H2O) = 50/154 = 0,3247 (моль)
ν(K2HPO4·2H2O) = 50/210 = 0,2381 (моль)
ν(H2O) = 1000/18 = 55,5556 (моль)

Далее вычислим количество моль атомов кислорода в составе каждого из участников и суммарно:
ν(О из KH2PO4·H2O) = 0,3247·5 = 1,6235 (моль)
ν(О из K2HPO4·2H2O) = 0,2381·6 = 1,4286 (моль)
ν(О из H2O) = 55,5556·1 = 55,5556 (моль)
ν(O суммарно) = 1,6235+1,4286+55,5556 = 58,6077 (моль)

Далее вычислим количество моль атомов фосфора в составе каждого из участников и суммарно:
ν(Р из KH2PO4·H2O) = 0,3247·1 = 0,3247 (моль)
ν(Р из K2HPO4·2H2O) = 0,2381·1 = 0,2381 (моль)
ν(Р суммарно) = 0,3247+0,2381 = 0,5628 (моль)

Для ответа на вопрос задачи найдем отношение количеств атомов кислорода и фосфора:
N(O)/N(P) = ν(O суммарно)/ν(Р суммарно) = 58,6077/0,5628 = 104,1 ≈ 104
Ответ: N(O)/N(P) ≈ 104

Answer 2

Для определения объема серной кислоты, необходимой для нейтрализации полученного раствора гидроксида калия (KOH), нам нужно учесть следующие данные:

1. Массовая доля гидроксида калия (KOH) в растворе: 14.43%.
2. Масса раствора гидроксида калия (KOH), которую мы хотим нейтрализовать.
3. Массовая доля серной кислоты (H2SO4): 9.2%.
4. Плотность серной кислоты: 1.1 г/мл.

Давайте начнем с расчета массы гидроксида калия (KOH) в растворе:

Масса раствора KOH = 14.43% × 100 мл = 14.43 г

Теперь мы хотим узнать, сколько гидроксида калия (KOH) молекулярной массой около 56 г/моль содержится в этой массе.

Количество молей KOH = Масса KOH / Молекулярная масса KOH Количество молей KOH = 14.43 г / 56 г/моль ≈ 0.257 моль KOH

Теперь, учитывая, что одна моль серной кислоты (H2SO4) реагирует с двумя молями гидроксида калия (KOH) в нейтрализационной реакции, нам нужно умножить количество молей KOH на 2, чтобы найти количество молей H2SO4, необходимое для нейтрализации:

Количество молей H2SO4 = 0.257 моль KOH × 2 = 0.514 моль H2SO4

Теперь мы можем рассчитать массу серной кислоты (H2SO4), которая соответствует этому количеству молей:

Масса H2SO4 = Количество молей H2SO4 × Молекулярная масса H2SO4 Масса H2SO4 = 0.514 моль × 98 г/моль (молекулярная масса H2SO4) ≈ 50.392 г

Теперь мы знаем, что нам нужно 50.392 г серной кислоты для нейтрализации данного раствора KOH. Давайте найдем объем этой массы серной кислоты, используя ее плотность:

Объем H2SO4 = Масса H2SO4 / Плотность H2SO4 Объем H2SO4 = 50.392 г / 1.1 г/мл ≈ 45.81 мл

Таким образом, для нейтрализации полученного раствора гидроксида калия (KOH) потребуется около 45.81 мл серной кислоты (H2SO4) с массовой долей 9.2% и плотностью 1.1 г/мл.