Номер 331, страница 227 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.331. Стекло содержит в своём составе 13% оксида натрия, 11,7% оксида кальция и 75,3% оксида кремния. Выразите состав стекла химической формулой в виде комбинации оксидов.

Дано:

$w(Na_2O) = 13\%$

$w(CaO) = 11.7\%$

$w(SiO_2) = 75.3\%$

Найти:

Химическую формулу стекла в виде комбинации оксидов.

Решение:

Для того чтобы выразить состав стекла химической формулой, необходимо найти мольное соотношение оксидов, входящих в его состав. Примем для удобства расчетов массу образца стекла равной 100 г. В этом случае масса каждого оксида будет численно равна его массовой доле в процентах.

Масса оксида натрия: $m(Na_2O) = 13 \text{ г}$.

Масса оксида кальция: $m(CaO) = 11.7 \text{ г}$.

Масса оксида кремния: $m(SiO_2) = 75.3 \text{ г}$.

Далее вычислим молярные массы оксидов, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: $Ar(Na) \approx 23$; $Ar(Ca) \approx 40$; $Ar(Si) \approx 28$; $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса оксида натрия: $M(Na_2O) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(O) = 2 \cdot 23 + 16 = 62 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида кальция: $M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида кремния: $M(SiO_2) = Ar(Si) + 2 \cdot Ar(O) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$.

Теперь найдем количество вещества (число молей) каждого оксида по формуле $n = m/M$:

$n(Na_2O) = \frac{13 \text{ г}}{62 \text{ г/моль}} \approx 0.2097 \text{ моль}$.

$n(CaO) = \frac{11.7 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0.2089 \text{ моль}$.

$n(SiO_2) = \frac{75.3 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 1.255 \text{ моль}$.

Для нахождения простейшей формулы найдем соотношение количеств веществ оксидов. Для этого разделим количество молей каждого оксида на наименьшее из полученных значений (в данном случае это $n(CaO) \approx 0.2089$ моль):

$n(Na_2O) : n(CaO) : n(SiO_2) = 0.2097 : 0.2089 : 1.255$

Делим каждое значение на 0.2089:

$\frac{0.2097}{0.2089} : \frac{0.2089}{0.2089} : \frac{1.255}{0.2089}$

Получаем соотношение:

$1.004 : 1 : 6.008$

Округляя полученные значения до ближайших целых чисел, получаем мольное соотношение оксидов $1 : 1 : 6$.

Таким образом, формула стекла, выраженная через комбинацию оксидов, имеет вид $1Na_2O \cdot 1CaO \cdot 6SiO_2$.

Ответ: $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.