Вопрос школьника
При взаимодействии избытка раствора гидроксида натрия с 16 г кремния было получено 22,4 л водорода (н.у.). Вычислите массовую долю кремния во взятом образце. Сколько граммов оксида кремния (IV) содержалось в нем? Сколько граммов 60% -го раствора щелочи потребовалось для реакции?
Ответ от учителя
Дано:
— объем водорода, выделенного при реакции: 22,4 л (н.у.)
— масса кремния: 16 г
— реакция: Si + 2NaOH + 2H2O → Na2SiO3 + 3H2
1. Вычисление массовой доли кремния в образце:
Массовая доля кремния (w) — это отношение массы кремния к массе образца. Масса образца равна массе кремния, поэтому:
w(Si) = m(Si) / m(образца)
w(Si) = 16 г / 16 г = 1
Ответ: массовая доля кремния в образце равна 1.
2. Вычисление массы оксида кремния (IV) в образце:
Масса оксида кремния (IV) равна массе кремния, умноженной на молярную массу оксида кремния (IV) (60 г/моль), поэтому:
m(SiO2) = m(Si) × M(SiO2) / M(Si)
m(SiO2) = 16 г × 60 г/моль / 28 г/моль
m(SiO2) = 34,3 г
Ответ: в образце содержалось 34,3 г оксида кремния (IV).
3. Вычисление количества щелочи, потребовавшейся для реакции:
Для реакции с 16 г кремния было выделено 22,4 л водорода (н.у.). Это означает, что было потребовано 1 моль водорода (н.у.):
n(H2) = V(H2) / Vm(H2)
n(H2) = 22,4 л / 22,4 л/моль
n(H2) = 1 моль
Согласно уравнению реакции, на 1 моль кремния требуется 2 моля гидроксида натрия:
n(NaOH) = 2 × n(H2)
n(NaOH) = 2 моль
Масса 60% -го раствора гидроксида натрия равна массе растворителя (воды) и массе гидроксида натрия, которая равна 60% от массы раствора. Пусть масса раствора гидроксида натрия равна m(NaOH), тогда:
m(NaOH) = m(H2O) + m(NaOH)
m(NaOH) = m(H2O) + 0,6 × m(NaOH)
m(H2O) = m(NaOH) / 0,4
m(NaOH) = n(NaOH) × M(NaOH)
m(NaOH) = 2 моль × 40 г/моль
m(NaOH) = 80 г
m(H2O) = 80 г / 0,4
m(H2O) = 200 г
Ответ: для реакции потребовалось 80 г гидроксида натрия, содержащего 48 г гидроксида натрия.
