Номер 1, страница 153, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Кремний высокой чистоты получают восстановлением $SiCl_4$ парами цинка при высокой температуре, при этом образуются кремний и хлорид цинка. Составьте уравнение этой реакции и рассчитайте массу $SiCl_4$, который должен прореагировать с цинком, чтобы образовалось 560 г кремния.

Ответ: 3,4 кг.

Дано:

Масса образовавшегося кремния $m(Si) = 560 \text{ г}$

Перевод в СИ: $m(Si) = 0,56 \text{ кг}$

Найти:

Массу тетрахлорида кремния $m(SiCl_4) \text{ - ?}$

Решение:

Процесс получения кремния высокой чистоты описывается реакцией восстановления тетрахлорида кремния ($SiCl_4$) парами цинка ($Zn$). При этом образуются кремний ($Si$) и хлорид цинка ($ZnCl_2$).

1. Составим уравнение химической реакции и уравняем его:

$SiCl_4 + 2Zn \rightarrow Si + 2ZnCl_2$

Из уравнения видно, что из 1 моль тетрахлорида кремния образуется 1 моль кремния.

2. Рассчитаем молярные массы кремния ($Si$) и тетрахлорида кремния ($SiCl_4$), используя значения атомных масс из периодической таблицы Менделеева ($Ar(Si) \approx 28 \text{ а.е.м.}$, $Ar(Cl) \approx 35,5 \text{ а.е.м.}$):

$M(Si) = 28 \text{ г/моль}$

$M(SiCl_4) = M(Si) + 4 \cdot M(Cl) = 28 + 4 \cdot 35,5 = 28 + 142 = 170 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) кремния массой 560 г:

$\nu(Si) = \frac{m(Si)}{M(Si)} = \frac{560 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 20 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества тетрахлорида кремния равно количеству вещества образовавшегося кремния:

$\nu(SiCl_4) = \nu(Si) = 20 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу тетрахлорида кремния, необходимую для реакции:

$m(SiCl_4) = \nu(SiCl_4) \cdot M(SiCl_4) = 20 \text{ моль} \cdot 170 \text{ г/моль} = 3400 \text{ г}$

6. Переведем полученную массу в килограммы, так как 1 кг = 1000 г:

$3400 \text{ г} = 3,4 \text{ кг}$

Ответ: для получения 560 г кремния потребуется 3,4 кг тетрахлорида кремния.