Задание 34 ЕГЭ по химии

[1] 4KClO3 = KCl + 3KClO4

[2] 2KClO3 = 2KCl + 3O2

n(O2) = (11,025 - 10,065)/32 = 0,03 моль

n(KCl [2]) = 2/3*0,03 = 0,02 моль

n(KClO3 [2]) = n(KCl [2]) = 0,02 моль

Пусть n(KClO3 [1]) = x моль, n(KClO3 [ост.]) = y моль. Тогда:

m(KClO3 [общ.]) = (x + y + 0,02)*122,5 = 11,025

122,5x + 122,5y = 8,575

n(KCl [1]) = 1/4 n(KClO3 [1]) = 0,25x моль

n(KCl [общ.]) = (0,25x + 0,02) моль

m(KCl [общ.]) = 74,5(0,25x + 0,02) = (18,625x + 1,49) г

m(р-ра) = 111 + 10,065 = 121,065 г

omega(KCl) = (18,625x + 1,49)/121,065 = 0,02

x = 0,05; y = 0,02

n(KClO4) = 0,75x = 0,0375 моль

n(ClO4-) = 0,75x = 0,0375 моль

m(ClO4-) = 0,0375*99,5 = 3,731 г

omega(ClO4-) = 3,731:10,065 = 0,3707, или 37,07 %

Подробный разбор

Твёрдый остаток содержит три вещества: $KClO_{4}$ и $KCl$ от диспропорционирования, $KCl$ от разложения с выделением кислорода и непрореагировавший $KClO_{3}$. Убыль массы навески — это только ушедший газ.

1. $4KClO_{3} \overset{t}{\rightarrow} KCl + 3KClO_{4}$

2. $2KClO_{3} \overset{t}{\rightarrow} 2KCl + 3O_{2}\uparrow$

Вся потеря массы приходится на кислород:

$m(O_{2}) = 11{,}025\ г - 10{,}065\ г = 0{,}96\ г$

$n(O_{2}) = \dfrac{0{,}96\ г}{32\ г/моль} = 0{,}03\ моль$

По уравнению (2) $n(KCl) : n(O_{2}) = 2 : 3$, а хлората в этой реакции израсходовано столько же, сколько получилось хлорида:

$n(KCl_{(2)}) = \dfrac{2}{3} \cdot 0{,}03\ моль = 0{,}02\ моль$

$n(KClO_{3(2)}) = n(KCl_{(2)}) = 0{,}02\ моль$

Пусть $n(KClO_{3(1)}) = x$ моль пошло по реакции (1), а $n(KClO_{3\ ост.}) = y$ моль осталось. Тогда из массы исходной навески:

$(x + y + 0{,}02)\ моль \cdot 122{,}5\ г/моль = 11{,}025\ г$, откуда $122{,}5x + 122{,}5y = 8{,}575$

Второе уравнение даёт раствор. По уравнению (1) $n(KCl) : n(KClO_{3}) = 1 : 4$, поэтому весь хлорид калия в остатке:

$n(KCl_{(1)}) = 0{,}25x\ моль$, $n(KCl_{общ.}) = (0{,}25x + 0{,}02)\ моль$

$m(KCl_{общ.}) = 74{,}5\ г/моль \cdot (0{,}25x + 0{,}02)\ моль = (18{,}625x + 1{,}49)\ г$

Остаток растворяется полностью, значит масса раствора складывается из воды и всего остатка ($\rho(H_{2}O) = 1\ г/мл$):

$m(р\text{-}ра) = 111\ г + 10{,}065\ г = 121{,}065\ г$

$\omega(KCl) = \dfrac{18{,}625x + 1{,}49}{121{,}065} = 0{,}02$

Отсюда $x = 0{,}05$, и тогда $y = 0{,}02$ — оба значения положительные, условие непротиворечиво.

По уравнению (1) $n(KClO_{4}) : n(KClO_{3}) = 3 : 4$, а перхлорат-ионов столько же, сколько перхлората калия:

$n(ClO_{4}^{-}) = n(KClO_{4}) = 0{,}75 \cdot 0{,}05\ моль = 0{,}0375\ моль$

$m(ClO_{4}^{-}) = 0{,}0375\ моль \cdot 99{,}5\ г/моль = 3{,}731\ г$

$\omega(ClO_{4}^{-}) = \dfrac{3{,}731\ г}{10{,}065\ г} = 0{,}3707$, или $37{,}07\ \%$

Ответ: $\omega(ClO_{4}^{-}) = 37{,}07\ \%$