Để điều chế khí oxygen trong phòng thí nghiệm, người ta nung 4,9 gam potassium chlorate (KClO3) có xúc tác MnO2, thu được 2,5 gam potassium chloride (KCl) và một lượng khí oxygen.
a) Lập phương trình hoá học xảy ra của thí nghiệm trên.
b) Phản ứng trên có xảy ra hoàn toàn không? Tính hiệu suất phản ứng.
Trả lời:
a) Lập phương trình hoá học:
Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng:
\(KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}KCl+{{O}_{2}}\)
Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố:
+ Ta làm chẵn số nguyên tử O ở vế trái bằng cách thêm hệ số 2 trước KClO3:
\(2KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}KCl+{{O}_{2}}\)
+ Để số nguyên tử O vế phải bằng với vế trái ta thêm hệ số 3 trước O2:
\(2KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}KCl+3{{O}_{2}}\)
+ Để số nguyên tử K và số nguyên tử Cl ở 2 vế bằng nhau ta thêm hệ số 2 trước KCl:
\(2KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}2KCl+3{{O}_{2}}\)
Bước 3: Phương trình hoá học hoàn chỉnh:
\(2KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}2KCl+3{{O}_{2}}\)
b) Phương trình hoá học:
\(2KCl{{O}_{3}}\xrightarrow{Mn{{O}_{2}}}2KCl+3{{O}_{2}}\)
Tỉ lệ các chất: 2 : 2 : 3
Số mol KClO3 đem nung là:
\({n_{KCl{O_3}}} = \frac{{{m_{_{KCl{O_3}}}}}}{{{M_{_{KCl{O_3}}}}}} = \frac{{4,9}}{{122,5}} = 0,04(mol)\)
Theo tỉ lệ trong phương trình hoá học ta có:
nKCl lý thuyết = nKClO3 = 0,04 (mol);
⇒ mKCl lý thuyết = 0,04 × 74,5 = 2,98 (gam).
Có khối lượng KCl lý thuyết lớn hơn khối lượng KCl thu được thực tế nên phản ứng xảy ra không hoàn toàn.
Hiệu suất của phản ứng là: H(%) = 2,5/2,98×100(%) = 83,89(%).