Để giải bài toán hóa học này, chúng ta sẽ đi từng bước để xác định nồng độ phần trăm của dung dịch KOH tạo thành khi cho kali (K) tác dụng với nước (H₂O).
1. Phản ứng hóa học:
Kali phản ứng mạnh với nước theo phương trình sau:
2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑
2. Tính số mol Kali:
- Khối lượng mol của Kali (K) là 39 g/mol.
- Số mol Kali tham gia phản ứng: n(K) = m(K) / M(K) = 3.9 g / 39 g/mol = 0.1 mol
3. Tính số mol KOH tạo thành:
Theo phương trình phản ứng, 2 mol K tạo thành 2 mol KOH. Vậy, 0.1 mol K sẽ tạo thành 0.1 mol KOH.
4. Tính khối lượng KOH tạo thành:
- Khối lượng mol của KOH là 39 (K) + 16 (O) + 1 (H) = 56 g/mol.
- Khối lượng KOH tạo thành: m(KOH) = n(KOH) M(KOH) = 0.1 mol 56 g/mol = 5.6 g
5. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng:
- Khối lượng dung dịch ban đầu là khối lượng nước: m(H₂O) = 101.8 g
- Khối lượng hydro (H₂) bay lên: Theo phương trình phản ứng, 2 mol K tạo ra 1 mol H₂. Vậy 0.1 mol K tạo ra 0.05 mol H₂.
- Khối lượng mol của H₂ là 2 g/mol.
- Khối lượng H₂ bay lên: m(H₂) = n(H₂) M(H₂) = 0.05 mol 2 g/mol = 0.1 g
- Khối lượng dung dịch sau phản ứng: m(dung dịch) = m(H₂O) + m(K) – m(H₂) = 101.8 g + 3.9 g – 0.1 g = 105.6 g
6. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch KOH:
Nồng độ phần trăm (C%) của dung dịch KOH được tính như sau:
C%(KOH) = (m(KOH) / m(dung dịch)) 100% = (5.6 g / 105.6 g) 100% ≈ 5.3%
Vậy, nồng độ phần trăm của dung dịch KOH thu được là khoảng 5.3%.
Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét một số ví dụ tương tự và các bài tập liên quan đến nồng độ dung dịch.
Ví dụ 1: Tính nồng độ phần trăm của dung dịch khi hòa tan 20g NaCl vào 80g nước.
Hòa tan muối ăn NaCl vào nước
Alt text: Hình ảnh minh họa quá trình hòa tan muối ăn NaCl vào nước, tạo thành dung dịch nước muối.
Trong ví dụ này, ta áp dụng công thức: C% = (m chất tan / m dung dịch) 100%. Khối lượng dung dịch là 20g + 80g = 100g. Vậy C% = (20/100) 100% = 20%.
Ví dụ 2: Tính khối lượng NaOH có trong 300ml dung dịch NaOH 0.15M.
Số mol NaOH = V (lít) CM = 0.3 0.15 = 0.045 mol. Khối lượng NaOH = n M = 0.045 40 = 1.8g.
Bài tập tự luyện:
- Hòa tan hoàn toàn 4g NaOH và 2.8g KOH vào 118.2g nước, thu được 125ml dung dịch. Tính nồng độ phần trăm của NaOH và KOH trong dung dịch thu được.
- Cần thêm bao nhiêu gam chất rắn KOH vào 75g dung dịch KOH 10% để thu được dung dịch có nồng độ 32.5%?
Việc nắm vững các công thức và phương pháp tính toán nồng độ dung dịch là rất quan trọng trong hóa học. Hy vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về cách giải các bài toán liên quan đến nồng độ dung dịch KOH và các chất khác.
