Номер 2, страница 153, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Какой объем 32%-ного р-pa NaOH ($p=1,35$) потребуется для растворения $Si$, образовавшегося при прокаливании смеси, состоящей из 12 г $Mg$ и 12 г $SiO_2$?

Ответ: 37 мл.

Дано:

$m(Mg) = 12 \text{ г}$

$m(SiO_2) = 12 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 32\% = 0,32$

$\rho(\text{р-ра } NaOH) = 1,35 \text{ г/мл}$

Найти:

$V(\text{р-ра } NaOH) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции, которая происходит при прокаливании смеси магния и оксида кремния(IV). Магний является сильным восстановителем и восстанавливает кремний из его оксида:

$2Mg + SiO_2 \xrightarrow{t} 2Mgo + Si$

2. Рассчитаем количества веществ (в молях) исходных реагентов, чтобы определить, который из них находится в недостатке. Молярные массы: $M(Mg) \approx 24 \text{ г/моль}$, $M(SiO_2) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$.

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{12 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

$n(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{12 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, реагенты реагируют в соотношении $n(Mg) : n(SiO_2) = 2 : 1$. Проверим, соблюдается ли это соотношение для наших количеств:

Для реакции с $0,2 \text{ моль } SiO_2$ требуется $2 \cdot 0,2 = 0,4 \text{ моль } Mg$.

У нас есть $0,5 \text{ моль } Mg$, что больше, чем требуется. Следовательно, магний находится в избытке, а оксид кремния(IV) — в недостатке. Дальнейшие расчеты ведем по веществу в недостатке, то есть по $SiO_2$.

4. Определим количество вещества и массу образовавшегося кремния ($Si$). Согласно уравнению реакции, $n(Si) = n(SiO_2)$.

$n(Si) = 0,2 \text{ моль}$

Масса кремния (молярная масса $M(Si) = 28 \text{ г/моль}$):

$m(Si) = n(Si) \cdot M(Si) = 0,2 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 5,6 \text{ г}$

5. Далее кремний растворяют в растворе гидроксида натрия. Реакция протекает по следующему уравнению:

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

6. Рассчитаем массу чистого $NaOH$, необходимого для растворения $5,6 \text{ г } Si$. Из уравнения реакции видно, что $n(NaOH) = 2 \cdot n(Si)$.

$n(NaOH) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

Масса гидроксида натрия (молярная масса $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$):

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,4 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

7. Теперь найдем массу 32%-ного раствора $NaOH$, в котором содержится 16 г чистого вещества:

$m(\text{р-ра } NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{16 \text{ г}}{0,32} = 50 \text{ г}$

8. Наконец, зная массу и плотность раствора, вычислим его объем:

$V(\text{р-ра } NaOH) = \frac{m(\text{р-ра } NaOH)}{\rho(\text{р-ра } NaOH)} = \frac{50 \text{ г}}{1,35 \text{ г/мл}} \approx 37,04 \text{ мл}$

При округлении до целого числа получаем 37 мл.

Ответ: 37 мл.