Question

Термическим разложением перманганата калия получено около 15 л чистого кислорода (точнее 14,933 л). Составьте уравнение реакции этого процесса и рассчитайте, сколько граммов перманганата потребовалось для этого?

Answer 1

2KMnO4=t=K2MnO4+MnO2+O2

n(O2)=15:22,4=0,7 моль

по ухр n(O2)=2n(KMnO4)=0,7*2=1,4 моль

m(KMnO4)=1,4*158=113 г

Answer 2

Для начала, давайте составим уравнение реакции термического разложения перманганата калия (KMnO4) на кислород (O2):

2 KMnO4(s) → K2O(s) + 2 MnO2(s) + 3 O2(g)

Из уравнения видно, что каждые две молекулы перманганата калия (KMnO4) дают 3 молекулы кислорода (O2).

Далее, чтобы рассчитать количество граммов перманганата калия, которые потребовались для получения 14,933 л кислорода, нужно выполнить несколько шагов:

Шаг 1: Рассчитать количество молекул кислорода, которое получено.

Объем идеального газа можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа:

PV = nRT

Где: P - давление газа (предполагаем стандартное давление 1 атмосфера) V - объем газа (в литрах) n - количество молекул газа (можно обозначить через N и выразить через моль - mol) R - универсальная газовая постоянная (0,0821 латм/(мольК)) T - температура в Кельвинах (обычно 273,15 К + температура в Цельсиях)

Для простоты, допустим, что температура равна комнатной температуре, примерно 25°C, что соответствует 298,15 К.

V = 14,933 л P = 1 атм T = 298,15 К R = 0,0821 латм/(мольК)

n (в моль) = PV / RT = (1 атм * 14,933 л) / (0,0821 латм/(мольК) * 298,15 К) ≈ 0,603 моль

Шаг 2: Рассчитать количество молекул кислорода в 0,603 моль.

Количество молекул в одной моли газа равно постоянной Авогадро, приблизительно 6,022 * 10^23 молекул/mol.

Количество молекул кислорода = 0,603 моль * 6,022 * 10^23 молекул/mol ≈ 3,63 * 10^23 молекул

Шаг 3: Рассчитать количество молекул кислорода, получаемых из 1 молекулы перманганата калия.

Из уравнения реакции мы видим, что каждые 2 молекулы перманганата дают 3 молекулы кислорода. Соотношение между молекулами КМnO4 и О2 - 2:3.

Таким образом, количество молекул кислорода, получаемых из 1 молекулы КМnO4, равно:

Количество молекул О2 = (3,63 * 10^23 молекул) / (2 молекулы КМnO4) ≈ 1,815 * 10^23 молекул

Шаг 4: Рассчитать мольную массу перманганата калия (KMnO4).

K (калий) - 39,10 г/моль Mn (марганец) - 54,94 г/моль O (кислород) - 16,00 г/моль (здесь умножим на 4, так как в молекуле KMnO4 четыре атома кислорода)

Мольная масса KMnO4 = 39,10 г/моль + 54,94 г/моль + 16,00 г/моль * 4 = 39,10 г/моль + 54,94 г/моль + 64,00 г/моль = 158,04 г/моль

Шаг 5: Рассчитать массу перманганата калия, потребовавшуюся для получения 14,933 л кислорода.

Масса KMnO4 (в граммах) = количество молей * мольная масса

Масса KMnO4 = 0,603 моль * 158,04 г/моль ≈ 95,46 г

Таким образом, для получения около 15 л (точнее 14,933 л) чистого кислорода требуется приблизительно 95,46 г перманганата калия.