15%-ный раствор сульфида калия массой 88 г продолжали до тех пор, пока на катоде не выделилось 3,36 л (н.у.) газа. Полученный после электролиза раствор разбавили 50 г воды, а затем пропустили 10,56 г углекислого газа. Вычислите массовую долю соли в итоговом растворе.
Составим уравнение электролиза:
K2S + 2H2O = 2KOH + H2 + S
m(K2S) = 88 ⋅ 0,15 = 13,2 г
n(K2S) = 13,2 : 110 = 0,12 моль
n(H2) = 3,36 : 22,4 = 0,15 моль > 0,12 моль
Водорода выделилось больше, чем могло бы образоваться при расчете по сульфиду калия.
Это означает, что протекал электролиз воды:
2H2O = 2H2 + O2
n(H2 (2)) = 0,15 – 0,12 = 0,03 моль
n(O2) = 0,5n(H2 (2)) = 0,015 моль
n(KOH) = 2n(K2S) = 0,24 моль
n(CO2) = 10,56 : 44 = 0,24 моль
n(CO2) : n(KOH) = 0,24 : 0,24 = 1 : 1 → реакция между ними идет с образованием кислой
соли
KOH + CO2 = KHCO3
n(KHCO3) = 0,24 моль
m(KHCO3) = 0,24 ⋅ 100 = 24 г
mр-ра = mр-ра(K2S) – m(H2) – m(S) – m(O2) + m(H2O) + m(CO2) = 88 – 0,15 ⋅ 2 – 0,12 ⋅ 32 –
– 0,015 ⋅ 32 + 50 + 10,56 = 143,94 г
ω(KHCO3) = 24 : 143,94 ⋅ 100% = 16,67%
Ответ: 16,67%