Номер 1, страница 138, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. При сплавлении кварцевого песка массой 34 г с гидроксидом натрия получили силикат натрия массой 61 г. Какая масса щелочи вступила в реакцию? Каков практический выход силиката натрия?

Ответ: 45,3 г щелочи; 88% выхода.

Дано:

$m(SiO_2) = 34 \text{ г}$

$m_{практ}(Na_2SiO_3) = 61 \text{ г}$

Найти:

1. $m(NaOH)$ - ?

2. $\eta(Na_2SiO_3)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции сплавления кварцевого песка (оксида кремния(IV)) с гидроксидом натрия (щелочью):

$SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя округленные атомные массы из периодической таблицы:

$M(SiO_2) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

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

$M(Na_2SiO_3) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 122 \text{ г/моль}$

1. Какая масса щелочи вступила в реакцию?

Чтобы найти массу щелочи, вступившей в реакцию, необходимо определить, какое количество вещества $NaOH$ теоретически требуется для полного взаимодействия с 34 г $SiO_2$. Предполагаем, что $NaOH$ был взят в избытке, а $SiO_2$ прореагировал не полностью из-за не 100%-го выхода реакции. Вопрос подразумевает нахождение теоретически необходимой массы второго реагента.

Сначала найдем количество вещества оксида кремния(IV):

$\nu(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{34 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} \approx 0,567 \text{ моль}$

По уравнению реакции, на 1 моль $SiO_2$ расходуется 2 моль $NaOH$. Следовательно, количество вещества щелочи, которое должно было бы вступить в реакцию для полного превращения $SiO_2$, составляет:

$\nu(NaOH) = 2 \cdot \nu(SiO_2) = 2 \cdot \frac{34 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = \frac{68}{60} \text{ моль} \approx 1,133 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу этого количества гидроксида натрия:

$m(NaOH) = \nu(NaOH) \cdot M(NaOH) \approx 1,133 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} \approx 45,33 \text{ г}$

Округлим до одного знака после запятой.

Ответ: масса щелочи, которая теоретически должна была вступить в реакцию, составляет 45,3 г.

2. Каков практический выход силиката натрия?

Практический выход продукта ($\eta$) — это отношение массы продукта, полученной на практике ($m_{практ}$), к теоретически возможной массе продукта ($m_{теор}$), выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}} \cdot 100\%$

Практическая масса силиката натрия дана в условии: $m_{практ}(Na_2SiO_3) = 61 \text{ г}$.

Рассчитаем теоретическую массу силиката натрия, которую можно было бы получить из 34 г оксида кремния(IV). По уравнению реакции, из 1 моль $SiO_2$ образуется 1 моль $Na_2SiO_3$. Значит:

$\nu_{теор}(Na_2SiO_3) = \nu(SiO_2) \approx 0,567 \text{ моль}$

Найдем теоретическую массу $Na_2SiO_3$:

$m_{теор}(Na_2SiO_3) = \nu_{теор}(Na_2SiO_3) \cdot M(Na_2SiO_3) = \frac{34}{60} \text{ моль} \cdot 122 \text{ г/моль} \approx 69,13 \text{ г}$

Теперь можем вычислить практический выход:

$\eta(Na_2SiO_3) = \frac{m_{практ}(Na_2SiO_3)}{m_{теор}(Na_2SiO_3)} \cdot 100\% = \frac{61 \text{ г}}{69,13 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,8824 \cdot 100\% \approx 88,24\%$

Округлим результат до целого числа.

Ответ: практический выход силиката натрия составляет 88%.