Номер 3, страница 64, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•3*. Вычислите массу кремния, который может прореагировать с горячим раствором щелочи объемом 200 мл (массовая доля NaOH 35%, р = 1,38 г/мл). Определите объем водорода (н. у.), выделяющегося в результате этой реакции.

Ответ: 33,8 г; 27 л.

Дано:

$V_{р-ра}(NaOH) = 200 \text{ мл}$

$\omega(NaOH) = 35\% = 0.35$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1.38 \text{ г/мл}$

$V_{р-ра}(NaOH) = 200 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 2 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1.38 \frac{\text{г}}{\text{см}^3} = 1380 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m(Si) - ?$

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия кремния с горячим водным раствором гидроксида натрия:

$Si + 2NaOH + H_2o \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

2. Найдем массу раствора гидроксида натрия по формуле $m = \\rho\cdot V$:

$m_{р-ра}(NaOH) = 1.38 \text{ г/мл} \cdot 200 \text{ мл} = 276 \text{ г}$

3. Вычислим массу чистого гидроксида натрия, содержащегося в этом растворе:

$m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 276 \text{ г} \cdot 0.35 = 96.6 \text{ г}$

4. Определим количество вещества (в молях) гидроксида натрия. Для этого нам понадобится его молярная масса:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{96.6 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 2.415 \text{ моль}$

5. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества кремния. Стехиометрическое соотношение $n(Si) : n(NaOH)$ равно $1:2$.

$n(Si) = \frac{1}{2} n(NaOH) = \frac{2.415 \text{ моль}}{2} = 1.2075 \text{ моль}$

6. Теперь можно вычислить массу кремния. Молярная масса кремния $M(Si) \approx 28 \text{ г/моль}$.

$m(Si) = n(Si) \cdot M(Si) = 1.2075 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 33.81 \text{ г}$

7. Аналогично, по уравнению реакции, найдем количество вещества выделившегося водорода. Стехиометрическое соотношение $n(H_2) : n(NaOH)$ равно $2:2$, то есть $1:1$.

$n(H_2) = n(NaOH) = 2.415 \text{ моль}$

8. Определим объем водорода при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем любого газа при н.у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 2.415 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 54.096 \text{ л}$

Округляя полученные значения, получаем:

Ответ: масса кремния $33.8 \text{ г}$; объем водорода $54.1 \text{ л}$.