Формула сульфита калия

Определение и формула сульфита калия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфит калия – растворимая в воде калиевая средняя соль слабой сернистой кислоты $H_2SO_3$ .

Формула – $K_2SO_3$

Молярная масса равна $158,26$ г/моль.

Физические свойства – белые кристаллы разлагающиеся при нагревании.

Образует кристаллогидрат с формулой $K_2SO_3 \cdot H_2O$ .

В воде протекает гидролиз по аниону, поскольку соль образована сильным основанием и слабой кислотой.

Известно, что пищевая добавка $E225$ (сульфит калия) приводит к уничтожению в организме витамина $B_1$ и $B_2$ , которые полезны для нервной системы. Со временем может появиться головокружение, бессонница.

Получение

Сульфит калия обычно получают при взаимодействии карбоната калия и оксида серы $(IV) SO_2$ :

$K_2CO_3 + SO_2 \rightarrow K_2SO_3 + CO_2$

Химические свойства сульфита калия

При нагревании до $600^{\circ} C$ разлагается на сульфид калия и сульфат калия:
$4K_2SO_3 = K_2S + 3K_2SO_4$
При нагревании кристаллогидрата до $200^{\circ} C$ он разлагается на безводную соль и молекулу воды:
$K_2SO_3 \cdot H_2O = K_2SO_3 + H_2O$
Растворяется в воде (гидролиз по аниону):
$K_2SO_3_{(dilute)} + 12H_2O = 2[K(H_2O)_6]^+ + SO_3^{2-}$

$SO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HSO_3^- + OH^-$
Разлагается кислотами-неокислителями:
$K_2SO_3 + 2HCl = 2KCl + SO_2 \uparrow + H_2O$
Проявляет сильные восстановительные свойства:
$K_2SO_3 + K_2S + I_2 = K_2SO_3S + 2KI$

$K_2SO_3 + S = K_2SO_3S$

$3K_2SO_3 + 4H_2SO_4 + K_2Cr_2O_7 = 4K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 4H_2O$

Применение

Используется в качестве консерванта как пищевая добавка $E225$ .

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Найдите массу $K_2SO_3$ , которая образуется при равновесии в реакции карбоната калия и диоксида серы при стандартных условиях, если реагенты взяты в стехиометрических количествах, а продукты до реакции отсутствовали.

Решение

Запишем реакцию взаимодействия карбоната калия и диоксида серы:

$K_2CO_3 + SO_2 \rightleftharpoons K_2SO_3 + CO_2$

В состоянии равновесия число моль необходимых для расчета веществ равны (в моль):

$n(SO_2) = 1 - x, n(CO_2) = x$

Вычислим изменение энергии Гиббса реакции:

$\Delta G = \Delta G (CO_2) + \Delta G (K_2SO_3) - \Delta G (SO_2) - \Delta G (K_2CO_3)$

$\Delta G = -394,38 - 1038,03 + 300,20 + 1059,80 = - 72,41$ кДж/моль $= -72410$ Дж/моль

Рассчитаем константу равновесия при $298 K$ .

$K_p = e^{-\frac{\Delta G}{R \cdot T}} = e^{-\frac{- 72410}{8,314 \cdot 298}} = 4,93 \cdot 10^{12}$

Запишем равновесие:

$K_p = K_n = \frac{n(CO_2)}{n(SO_2)} = \frac{x}{1 - x}$

$K_n$ — константа равновесия, выраженная через число моль компонентов.

$K_p = K_n$ , так как число моль газов до и после реакции одинаковое.

$K_p \cdot (1 - x) = x \Rightarrow K_p - K_p \cdot x = x$

$K_p = x \cdot (1 + K_p) \Rightarrow n(CO_2) = x = \frac{K_p}{1 + K_p} = \frac{4,93 \cdot 10^{12}}{1 + 4,93 \cdot 10^{12}} \approx 1$

Так как $K_2SO_3$ и $CO_2$ образуются в соотношении $1:1$ , то $n(K_2SO_3) = n(CO_2) = 1$ моль.

Рассчитаем массу $K_2SO_3$ .

$m(K_2SO_3) = M(K_2SO_3) \cdot n(K_2SO_3) = 158,26 \cdot 1 = 158,26$ г

Ответ

$m(K_2SO_3) = 158,26$ г

ПРИМЕР 2

Задание

Какую массу $K_2SO_3$ требуется растворить в воде (1 л раствора), чтобы $pH$ раствора был равен $10$ .

Решение

Запишем диссоциацию и гидролиз соли:

$K_2SO_3 \rightarrow 2K^+ + SO_3^{2-}$

$SO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons SO_3^- + OH^-$

Равновесные концентрации частиц (в моль):

$[SO_3^{2-} ] = C_0 - x, [HSO_3^-] = x , [OH^-] = x$

Определим константу гидролиза:

$K = \frac{[HSO_3^-] \cdot [OH^-]}{[SO_3^{2-} ]} = \frac{[HSO_3^-] \cdot [OH^-]}{[SO_3^{2-} ]} \cdot \frac{[H^+]}{[H^+]} = \frac{K_W (H_2O)}{K_2(H_2SO_3)} =$

$= \frac{10^{-14}}{6,3 \cdot 10^{-8}} = 1,5873 \cdot 10^{-7}$

Рассчитаем исходную концентрацию $C_0$ .

$K \cdot C_0 - K \cdot x = x^2$

$C_0 = \frac{x^2 + K \cdot x}{K} = \frac{[OH^-]^2 + K \cdot [OH^-]}{K} = \frac{\frac{K_W^2(H_2O)}{[H^+]^2} + \frac{K \cdot K_W(H_2O)}{[H^+]}}{\frac{K}{1}} =$