15%-ный раствор сульфида калия массой 88 г продолжали...

Задание:

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.

Решение:

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(H_{2 (2)}) = 0,15 – 0,12 = 0,03 моль
n(O₂) = 0,5n(H_{2 (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
m_р-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%