Номер 1.15, страница 39, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.15. Вычислите массу силиката натрия ($Na_2SiO_3$), который образовался при нагревании 120 г оксида кремния(IV) ($SiO_2$) с гидроксидом натрия ($NaOH$).

Дано:

$m(SiO_2) = 120$ г

Найти:

$m(Na_2SiO_3)$ — ?

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. Оксид кремния(IV) $SiO_2$ — это кислотный оксид, который при сплавлении реагирует со щелочами, в данном случае с гидроксидом натрия $NaOH$. В результате реакции образуется соль — силикат натрия $Na_2SiO_3$ и вода $H_2O$.

Уравнение реакции:

$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы реагента ($SiO_2$) и продукта ($Na_2SiO_3$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(Si) = 28$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Na) = 23$.

Молярная масса оксида кремния(IV):

$M(SiO_2) = Ar(Si) + 2 \cdot Ar(O) = 28 + 2 \cdot 16 = 60$ г/моль.

Молярная масса силиката натрия:

$M(Na_2SiO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(Si) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 46 + 28 + 48 = 122$ г/моль.

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида кремния(IV) массой 120 г по формуле $\nu = \frac{m}{M}$:

$\nu(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{120 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 2$ моль.

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $SiO_2$ образуется 1 моль $Na_2SiO_3$. Таким образом, стехиометрическое соотношение между оксидом кремния и силикатом натрия составляет 1:1.

$\frac{\nu(SiO_2)}{1} = \frac{\nu(Na_2SiO_3)}{1}$

Следовательно, количество вещества образовавшегося силиката натрия равно количеству вещества прореагировавшего оксида кремния(IV) (поскольку гидроксид натрия, по условию, находится в избытке).

$\nu(Na_2SiO_3) = \nu(SiO_2) = 2$ моль.

5. Теперь можно вычислить массу силиката натрия, зная его количество вещества и молярную массу, по формуле $m = \nu \cdot M$:

$m(Na_2SiO_3) = \nu(Na_2SiO_3) \cdot M(Na_2SiO_3) = 2 \text{ моль} \cdot 122 \text{ г/моль} = 244$ г.

Ответ: масса образовавшегося силиката натрия равна 244 г.