Каково решение этой задачи по химии? Сульфид алюминия полностью растворили в 200 г 22,4% ного раствора гидроксида калия, при этом образовалось 26,4 г сульфида калия. Вычислите массовую долю щёлочи в образовавшемся растворе.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи рассмотрим все данные и последовательно найдем искомую массовую долю щелочи в образовавшемся растворе.

Определим массу гидроксида калия в исходном растворе: [
m_{\text{KOH}} = 0.224 \times 200 \, \text{г} = 44.8 \, \text{г}
]

Определим массу сульфида калия (K₂S), который образуется: Дано, что образовалось 26,4 г сульфида калия (K₂S).

В реакции сульфида алюминия (Al₂S₃) и гидроксида калия (KOH) образуется сульфид калия и гидроксид алюминия (Al(OH)₃). Уравнение реакции: [
Al_2S_3 + 6 KOH \rightarrow 2 K_2S + 2 Al(OH)_3
]

Определим, сколько гидроксида калия было использовано для образования 26,4 г K₂S: Молярная масса K₂S ≈ 39.1 × 2 + 32.1 = 110.3 г/моль.

Теперь находим количество молей K₂S:
[
n_{\text{K}2\text{S}} = \frac{m{\text{K}2\text{S}}}{M{\text{K}_2\text{S}}} = \frac{26.4 \, \text{г}}{110.3 \, \text{г/моль}} \approx 0.24 \, \text{моль}
]

По уравнению реакции, для образования 1 моль K₂S необходимо 3 моль KOH. Следовательно, для 0.24 моль K₂S потребуется:
[
n{\text{KOH, used}} = 6 \times n{\text{K}_2\text{S}} = 6 \times 0.24 \approx 1.44 \, \text{моль}
]

Молярная масса KOH ≈ 39.1 + 1.0 + 16.0 = 56.1 г/моль. Следовательно, масса использованного KOH:
[
m{\text{KOH, used}} = n{\text{KOH, used}} \times M_{\text{KOH}} = 1.44 \, \text{моль} \times 56.1 \, \text{г/моль} \approx 80.94 \, \text{г}
]

Теперь определим массу щелочи в конечном растворе после реакции: Исходная масса гидроксида калия: 44.8 г
Масса гидроксида калия, оставшегося в растворе:
[
m{\text{KOH, remaining}} = m{\text{KOH, initial}} - m_{\text{KOH, used}} = 44.8 \, \text{г} - 80.94 \, \text{г}
]
Однако, поскольку мы не можем вычесть больше, чем имеем, это означает, что всего гидроксида калия в реакции было недостаточно для полной реакции с сульфидом алюминия.

Таким образом, весь KOH (44.8 г) был использован.

Считаем массу образовавшегося раствора: Объем раствора после реакции примерно равен массе исходного раствора, то есть:
[
m{\text{solution}} = m{\text{KOH}} + m_{\text{K}_2\text{S}} = 200 \, \text{г} + 26.4 \, \text{г} \approx 226.4 \, \text{г}
]

Теперь находим массовую долю щелочи в образовавшемся растворе: [
w{\text{KOH}} = \frac{m{\text{KOH}}}{m{\text{solution}}} \times 100\%
]
Подставляем значения:
[
w{\text{KOH}} = \frac{44.8 \, \text{г}}{226.4 \, \text{г}} \times 100\% \approx 19.78\%
]

Таким образом, массовая доля щелочи в образовавшемся растворе составляет примерно 19.78%.