При растворении пероксида лития в теплой воде образуются гироксид лития и кислород. Определите массовую долю гидроксида лития в растворе, полученном растворением 2.3 г пероксида лития в 62 г воды. Какой минимальный объем углекислого газа (н.у) может быть поглощен образовавшейся щелочью?

При растворении пероксида лития (Li₂O₂) в воде происходит его разложение с образованием гидроксида лития (LiOH) и кислорода (O₂):

$\text{Li}_2\text{O}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{LiOH} + \text{O}_2$

1. Расчет массовой доли гидроксида лития

Дано:

• Масса пероксида лития (Li₂O₂) = 2,3 г
• Масса воды = 62 г

Для начала найдем молекулярную массу пероксида лития (Li₂O₂):

• Молекулярная масса Li₂O₂ = 2 × 6,94 (масса лития) + 2 × 16,00 (масса кислорода) = 45,88 г/моль.

Теперь найдем количество вещества пероксида лития: $n(\text{Li}_2\text{O}_2) = \frac{\text{масса Li}_2\text{O}_2}{\text{молекулярная масса Li}_2\text{O}_2} = \frac{2,3}{45,88} \approx 0,0502 \text{ моль}$

По уравнению реакции видно, что на 1 моль пероксида лития образуется 2 моль гидроксида лития (LiOH). То есть, количество вещества LiOH будет в два раза больше:

$n(\text{LiOH}) = 2 \times n(\text{Li}_2\text{O}_2) = 2 \times 0,0502 = 0,1004 \text{ моль}$

Теперь найдем массу гидроксида лития. Молекулярная масса LiOH равна: $\text{ММ LiOH} = 6,94 + 16,00 + 1,008 = 23,948 \text{ г/моль}$

Масса гидроксида лития: $m(\text{LiOH}) = n(\text{LiOH}) \times \text{ММ LiOH} = 0,1004 \times 23,948 = 2,405 \text{ г}$

Теперь найдем массовую долю гидроксида лития в растворе. Общая масса раствора — это масса пероксида лития плюс масса воды:

$m_{\text{раствора}} = 2,3 + 62 = 64,3 \text{ г}$

Массовая доля гидроксида лития в растворе: $\text{Массовая доля LiOH} = \frac{m(\text{LiOH})}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% = \frac{2,405}{64,3} \times 100\% \approx 3,74\%$

2. Рассчет объема углекислого газа, поглощаемого щелочью

Теперь нужно рассчитать минимальный объем углекислого газа (CO₂), который может быть поглощен образовавшейся щелочью. Углекислый газ реагирует с гидроксидом лития по следующей реакции:

$\text{2LiOH} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{Li}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}$

По уравнению реакции, 2 моль LiOH реагируют с 1 моль CO₂. Рассчитаем, сколько моль CO₂ может поглотить 0,1004 моль LiOH: $n(\text{CO}_2) = \frac{n(\text{LiOH})}{2} = \frac{0,1004}{2} = 0,0502 \text{ моль CO}_2$

Теперь найдем объем углекислого газа, который может быть поглощен. При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 литра. Следовательно, объем CO₂ будет:

$V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \times 22,4 \text{ л} = 0,0502 \times 22,4 = 1,1245 \text{ л}$

Таким образом, минимальный объем углекислого газа, который может быть поглощен образовавшейся щелочью, равен примерно 1,12 литра.