Gazowy tlen otrzymuje się w laboratorium w wyniku termicznego rozkładu chloranu(V) potasu Jaka objęt.... Question from @tk15795

March 2022 1 21 Report

Gazowy tlen otrzymuje się w laboratorium w wyniku termicznego rozkładu chloranu(V) potasu Jaka
objętość tlenu (pod ciśnieniem 1,00 atm i w temp. 298 K) powstanie z 1,00 g chloranu potasu: KClO3
- KCl + O2. Uwaga: uzupełnij współczynniki w reakcji. Jakiego typu jest to reakcja?

Chemik97

Verified answer

Witaj :)

Pierwsze od czego zaczniemy, to zbilansujemy sobie równanie reakcji rozkładu chloranu(V) potasu. Użyjemy w tym celu bilansu elektronowego.

$\Large \boxed{KClO_3\xrightarrow {\Delta t} KCl + O_2\uparrow}$

Jak widzimy chlor z V stopnia utlenienia ulega redukcji do -I stopnia utlenienia w KCl, natomiast tlen z -II stopnia utlenienia ulega utlenieniu do stopnia utlenienia równego 0 (pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy zero). Napiszmy połówkowe reakcje redoks:

$Redukcja:\ Cl^V+6e^-\rightarrow Cl^{-I}\\Utlenianie:\ 2O^{-II}\rightarrow O_2+4e^-$

Aby reakcja była uzgodniona zgodnie z prawem zachowania ładunku elektrycznego ilość elektronów przyjętych i oddanych musi być taka sama. Najmniejszym wspólnym mianownikiem dla 4 oraz 6 jest 12. Mnożymy reakcję redukcji przez 2, a reakcję utleniania przez 3:

$Redukcja:\ 2Cl^V+12e^-\rightarrow 2Cl^{-I}\\Utlenianie:\ 6O^{-II}\rightarrow 3O_2+12e^-$

Możemy teraz zsumować nasze reakcje połówkowe stronami, pomijając ilości elektronów (skrócą się):

$2Cl^V+6O^{-II}\rightarrow 2Cl^{-I}+3O_2^0$

Możemy zatem wpisać współczynniki do naszego głównego równania:

$\Large \boxed{2KClO_3\xrightarrow {\Delta t}2KCl+3O_2\uparrow}$

Możemy przejść do części obliczeniowej.

Naszym zadaniem jest obliczenie, jaka objętość tlenu w podanych warunkach powstanie z 1,00g chloranu(V) potasu. Na początku musimy określić, czy podane warunki są warunkami normalnymi, czy też innymi, niż normalne. Zapiszmy, jakie mamy podane parametry:

$p=1,00atm=101325Pa\\T=298K$

Podane warunki nie są warunkami normalnymi. Warunki normalne to taki stan, gdzie ciśnienie wynosi 1atm, a temperatura 273,15k. Do obliczenia objętości tlenu skorzystamy z równania Clapeyrona:

$\Large \boxed{pV=nRT}$

Gdzie:

p - ciśnienie [Pa]

V - objętość [m³]

n - liczba moli [mol]

R - uniwersalna stała gazowa równa $8,31\frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}$

T - temperatura [K]

Do rozwiązania zadania będzie nam potrzebna masa molowa chloranu(V) potasu:

$M_{KClO_3}=M_K+M_{Cl}+ 3\cdot M_O=39g/mol+35,5g.mol+3\cdot 16g/mol=\\=122,5g/mol$

Spójrzmy na nasze równanie reakcji. Zauważamy, że z 2 moli chloranu(V) potasu otrzymujemy 3 mole tlenu. Wiemy, że 1 mol chloranu)V_ potasu waży 122,5g, wobec czego możemy zapisać proporcję:

$2\cdot 122,5g\ KClO_3\ ---\ 3mol\ O_2\\1,00g\ KClO_3\ ---\ x_{mol}\ O_2\\\\x_{mol}=\frac{1,00g\cdot 3mol}{2\cdot 122,5g} \approx \boxed{0,01mol}$

Wiemy już, że z 1,00g chloranu(V) potasu otrzymamy ok. 0,01mol tlenu. Korzystając z równania Clapeyrona obliczmy jaka to jest objętość:

$pV=nRT\implies V=\frac{nRT}{p} \\\\\\\Large \boxed{V=\frac{0,01mol\cdot 8,31\frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}\cdot 298K }{101325Pa} \approx 2,44\cdot 10^{-4}m^3}$

Wyszło nam, że z 1,00g tej soli otrzymamy 2,44·10⁻⁴m³ tlenu. Zamieńmy objętość na dm³:

$1m^3=1000dm^3=10^3m^3\\\\2,44\cdot 10^{-4}m^3=2,44\cdot 10^{-4}\cdot 10^{3}dm^3=2,44\cdot 10^{-1}dm^3=\boxed{0,244dm^3}$

ODP.:

W podanych warunkach temperatury i ciśnienia tlen otrzymany z rozkładu 1,00g chloranu(V) potasu zajmie objętość równą 0,244dm³.
Typ reakcji to reakcja analizy (rozkładu) lub reakcja utleniania i redukcji.