Какова массовая доля атомов марганца в твердом остатке, который образуется после нагревания перманганата калия массой 4,74 г, если кислород, выделившийся в процессе нагревания, полностью прореагировал с фосфором массой 0,31 г, в результате чего был получен оксид фосфора(V)?

Химия 9 класс Массовые доли веществ в химических реакциях массовая доля марганца перманганат калия оксид фосфора химия 9 класс реакция нагревания расчет массы атомов Новый

Для решения задачи нам необходимо пройти несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

Шаг 1: Определение реакции разложения перманганата калия.

Перманганат калия (KMnO4) разлагается при нагревании по следующей реакции:

2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

Из уравнения видно, что из 2 молей перманганата калия образуется 1 моль оксида марганца (MnO2) и 1 моль кислорода (O2).

Шаг 2: Найдем количество вещества перманганата калия.

Сначала найдем молярную массу KMnO4:

• K: 39,1 г/моль
• Mn: 54,9 г/моль
• O: 16 г/моль (4 атома, значит 4 * 16 = 64 г/моль)

Суммируем: 39,1 + 54,9 + 64 = 158 г/моль.

Теперь найдем количество вещества (n) KMnO4 в 4,74 г:

n(KMnO4) = масса / молярная масса = 4,74 г / 158 г/моль = 0,03 моль.

Шаг 3: Найдем количество кислорода, выделившегося при разложении.

Из уравнения реакции видно, что из 2 моль KMnO4 выделяется 1 моль O2. Таким образом, из 0,03 моль KMnO4 выделится:

n(O2) = 0,03 моль KMnO4 * (1 моль O2 / 2 моль KMnO4) = 0,015 моль O2.

Шаг 4: Найдем массу кислорода.

Молярная масса кислорода (O2) составляет 32 г/моль. Теперь можем найти массу кислорода:

масса O2 = n(O2) * молярная масса O2 = 0,015 моль * 32 г/моль = 0,48 г.

Шаг 5: Определим, сколько кислорода прореагировало с фосфором.

У нас есть 0,31 г фосфора (P). Реакция между фосфором и кислородом для получения оксида фосфора (V) выглядит так:

4 P + 5 O2 → 2 P2O5.

Теперь найдем количество вещества фосфора:

Молярная масса фосфора (P) = 31 г/моль.

n(P) = 0,31 г / 31 г/моль = 0,01 моль.

Шаг 6: Найдем, сколько кислорода использовано в реакции.

Согласно уравнению, 4 моль P реагируют с 5 моль O2. Значит, для 0,01 моль P потребуется:

n(O2, использованного) = 0,01 моль P * (5 моль O2 / 4 моль P) = 0,0125 моль O2.

Теперь найдем массу использованного кислорода:

масса O2, использованного = 0,0125 моль * 32 г/моль = 0,4 г.

Шаг 7: Определим, сколько кислорода осталось после реакции.

Мы выделили 0,48 г O2, но использовали 0,4 г. Значит, остаток кислорода:

0,48 г - 0,4 г = 0,08 г.

Шаг 8: Найдем массу твердого остатка.

Теперь мы можем найти массу твердого остатка, который состоит из K2MnO4 и MnO2. Масса твердого остатка будет равна:

масса KMnO4 - масса O2, выделившегося = 4,74 г - 0,48 г = 4,26 г.

Шаг 9: Найдем массовую долю марганца в твердом остатке.

Теперь нам нужно найти массу марганца в остатке. Сначала найдем молярную массу K2MnO4 и MnO2:

• Молярная масса K2MnO4 = 2 * 39,1 + 54,9 + 4 * 16 = 158,1 г/моль.
• Молярная масса MnO2 = 54,9 + 2 * 16 = 86,9 г/моль.

Теперь найдем количество вещества образовавшихся соединений:

n(K2MnO4) = 0,03 моль * (1 моль K2MnO4 / 2 моль KMnO4) = 0,015 моль.

n(MnO2) = 0,03 моль * (1 моль MnO2 / 2 моль KMnO4) = 0,015 моль.

Шаг 10: Найдем массу марганца в остатке.

Теперь можем найти массу марганца:

масса Mn в K2MnO4 = 0,015 моль * 54,9 г/моль = 0,8235 г.

масса Mn в MnO2 = 0,015 моль * 54,9 г/моль = 0,8235 г.

Общая масса марганца = 0,8235 г + 0,8235 г = 1,647 г.

Шаг 11: Найдем массовую долю марганца в твердом остатке.

Теперь можем найти массовую долю марганца:

массовая доля = (масса Mn / масса твердого остатка) * 100% = (1,647 г / 4,26 г) * 100% ≈ 38,7%.

Ответ: Массовая доля атомов марганца в твердом остатке составляет примерно 38,7%.