Номер 2, страница 91, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Определите массу 40%-ного раствора гидроксида натрия, расходуемую на растворение сплава силумин массой 20 г. Массовая доля алюминия в сплаве 90%, а кремния 10%.

Ответ: 80,95 г.

Дано:

$m_{сплава}$ = 20 г

$\omega(Al)$ = 90% = 0.9

$\omega(Si)$ = 10% = 0.1

$\omega_{р-ра}(NaOH)$ = 40% = 0.4

Найти:

$m_{р-ра}(NaOH)$ - ?

Решение:

1. Сначала найдем массы алюминия и кремния в 20 г сплава:

$m(Al) = m_{сплава} \cdot \omega(Al) = 20 \text{ г} \cdot 0.9 = 18 \text{ г}$

$m(Si) = m_{сплава} \cdot \omega(Si) = 20 \text{ г} \cdot 0.1 = 2 \text{ г}$

2. Запишем уравнения химических реакций растворения алюминия и кремния в растворе гидроксида натрия. Оба элемента являются амфотерными и реагируют со щелочами:

$2Al + 2NaOH + 6H_2o \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$ (1)

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

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) алюминия и кремния. Для этого нам понадобятся их молярные массы: $M(Al) \approx 27$ г/моль, $M(Si) \approx 28$ г/моль.

$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{18 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = \frac{2}{3} \text{ моль}$

$n(Si) = \frac{m(Si)}{M(Si)} = \frac{2 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = \frac{1}{14} \text{ моль}$

4. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнений реакций, определим количество вещества гидроксида натрия, необходимое для каждой реакции.

Согласно уравнению (1), на 2 моль Al требуется 2 моль NaOH, то есть $n(NaOH):n(Al) = 1:1$.

$n_1(NaOH) = n(Al) = \frac{2}{3} \text{ моль}$

Согласно уравнению (2), на 1 моль Si требуется 2 моль NaOH, то есть $n(NaOH):n(Si) = 2:1$.

$n_2(NaOH) = 2 \cdot n(Si) = 2 \cdot \frac{1}{14} \text{ моль} = \frac{1}{7} \text{ моль}$

5. Найдем общее количество вещества гидроксида натрия, которое пошло на растворение всего сплава.

$n_{общ}(NaOH) = n_1(NaOH) + n_2(NaOH) = \frac{2}{3} + \frac{1}{7} = \frac{14+3}{21} = \frac{17}{21} \text{ моль}$

6. Вычислим массу чистого гидроксида натрия. Молярная масса $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

$m_{чист}(NaOH) = n_{общ}(NaOH) \cdot M(NaOH) = \frac{17}{21} \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = \frac{680}{21} \text{ г}$

7. Наконец, зная массу чистого вещества и его массовую долю в растворе, найдем массу 40%-ного раствора гидроксида натрия.

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m_{чист}(NaOH)}{\omega_{р-ра}(NaOH)} = \frac{680/21 \text{ г}}{0.4} = \frac{680}{21 \cdot 0.4} = \frac{680}{8.4} \approx 80.952 \text{ г}$

Округляя до сотых, получаем 80,95 г.

Ответ: 80,95 г.