2023-09-11
В смеси сульфида калия и карбоната калия атомов калия в 2 раза больше числа Авогадро, а атомов серы в 3 раза меньше числа Авогадро. Вычислите массу и плотность смеси газов (н. у.), выделяющихся при обработке исходной смеси избытком соляной кислоты.
Решение:
По условию задачи $\nu (S) = \frac{1}{3} моль; \nu (K ) = 2 моль$. Количество вещества K2S равно количеству вещества серы, т. е. 0,3333 моль. В каждой формульной единице $K_{2}S$ содержится 2 атома калия, поэтому количество вещества атомов калия равно удвоенному количеству вещества сульфида калия, т. е. $2 \cdot 0,3333 = 0,6667 моль$. Остальные атомы калия входят в состав карбоната калия, а именно 2 - 0,6667 = 1,333 моль. Количество вещества карбоната калия будет в 2 раза меньше количества вещества атомов калия в его составе, т. е. 1,333:2=0,6667 моль.
Реакции с избытком соляной кислоты протекают в соответствии с уравнениями:
$K_{2}S + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_{2}S \uparrow$
$K_{2}CO_{3} + 2HCl \rightarrow 2KCl + CO_{2} \uparrow + H_{2}O$
В соответствии со стехиометрическими соотношениями:
$\nu (H_{2}S) = \nu (K_{2}S) = 0,3333 моль; \nu (CO_{2} ) = \nu (K_{2}CO_{3} ) = 0,6667 моль$.
Рассчитаем массу каждого газа по формуле $m=M \nu$ и затем их суммарную массу:
$m(H_{2}S) = 34 \cdot 0,3333 = 11,32 г$;
$m(CO_{2})=44 \cdot 0,6667 = 29,35 г$;
$m(CO_{2} + H_{2}S) = m (H_{2}S) + m(CO_{2}) = 11,32+29,35=40,7 г$.
Суммарное количество вещества газов равно 1 моль, следовательно, плотность газовой смеси при н. у. можем рассчитать по формуле
$\rho = \frac{m}{V_{m}}; \rho = \frac{40,67}{22,4} = 1,82 г/л$.