Формула перманганата калия

Определение и формула перманганата калия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Перманганат калия (калиевая соль марганцовой кислоты) в твердом виде представляет собой кристаллы темно-фиолетового цвета (почти черные призмы), которые умеренно растворимы в воде (рис. 1).

Раствор KMnO₄ имеет темно-малиновый цвет, а при большой концентрации – фиолетовый цвет, свойственный перманганат ионам (MnO₄^—).

Кристаллы перманганата калия. Внешний вид и формула

Рис. 1. Кристаллы перманганата калия. Внешний вид.

Химическая формула перманганата калия

Химическая формула перманганата калия – KMnO₄. Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится один атома калия (Ar = 39 а.е.м.), один атом марганца (Ar = 55 а.е.м.)и четыре атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу перманганата калия:

Mr(KMnO₄) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);

Mr(KMnO₄) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158

Структурная (графическая) формула перманганата калия

Более наглядной является структурная (графическая) формула перманганата калия. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Структурная формула перманганата калия имеет вид:

Перманганат калия представляет собой среднюю соль марганцовой кислоты, которая способна диссоциировать на ионы в водном растворе согласно следующему уравнению:

KMnO₄ ↔ K⁺ + MnO₄^—

В этой связи для перманганата калия также можно указать и ионную формулу:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислите, какой объём кислорода (н.у.) выделится при разложении 237 г перманганата калия?

Решение

Запишем уравнение разложения перманганата калия:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Вычислим количество вещества перманганата калия по формуле:

n = m / M;

n(KMnO₄)= m (KMnO₄)/ M(KMnO₄)

Для этого необходимо указать молярную массу перманганата калия(значение относительной атомной массы, взятое из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целого числа). Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(KMnO₄) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O) = 39 + 55 + 4×16 = 94 + 64 = 158 г/моль

Тогда, количество вещества перманганата калия будет равно:

n(KMnO₄)= 237/ 158 = 1,5 моль

Согласно уравнению реакции n(O₂) : n(KMnO₄) = 1 : 2, значит:

n(O₂) = 1/2 × n(KMnO₄) = ½ × 1,5 = 0,75 моль

Найдем молярную массу молекулярного кислорода (допущение, указанное при расчете молярной массы кислорода действительно и в данном случае):

M(O₂) = 2×Ar(O) = 2×16 = 32 г/моль

Определим объем выделившегося кислорода:

V = n × V_m;

V (O₂) = n (O₂) × V_m;

V (O₂) = 0,75× 22,4 = 16,8л

Ответ

Объем кислорода равен 16,8 л

ПРИМЕР 2

Задание

Установите массовую формулу вещества, содержащего 33,3% натрия, 20,3% азота и 46,4% кислорода.

Решение

Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (натрий), «у» (азот) и «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):

x:y:z = ω(Na)/Ar(Na) :ω(N)/Ar(N) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 33,3/23 : 20,3/14 : 46,4/16;

x:y:z= 1,45 : 1,45:2,9 = 1 : 1: 2

Значит формула соединения натрия, азота и кислорода будет иметь вид NaNO₂. Это нитрит натрия.