Номер 1.37, страница 40, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.37. Вычислите массу $H_2SiO_3$, которую можно получить при взаимодействии 244 г $Na_2SiO_3$ с раствором $HCl$, взятой в избытке.

Дано:

$m(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 244 \text{ г}$

Раствор хлороводородной кислоты $(\text{HCl})$ взят в избытке.

$m(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 244 \text{ г} = 0.244 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{H}_2\text{SiO}_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между силикатом натрия и хлороводородной (соляной) кислотой. В результате реакции обмена образуется нерастворимая кремниевая кислота (выпадает в осадок) и хлорид натрия.

$\text{Na}_2\text{SiO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{H}_2\text{SiO}_3 \downarrow + 2\text{NaCl}$

2. Рассчитаем молярные массы реагента (силиката натрия) и продукта (кремниевой кислоты), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: $Ar(\text{Na}) \approx 23 \text{ а.е.м.}$, $Ar(\text{Si}) \approx 28 \text{ а.е.м.}$, $Ar(\text{O}) \approx 16 \text{ а.е.м.}$, $Ar(\text{H}) \approx 1 \text{ а.е.м.}$

Молярная масса силиката натрия $(\text{Na}_2\text{SiO}_3)$:

$M(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 2 \cdot Ar(\text{Na}) + Ar(\text{Si}) + 3 \cdot Ar(\text{O}) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 46 + 28 + 48 = 122 \text{ г/моль}$

Молярная масса кремниевой кислоты $(\text{H}_2\text{SiO}_3)$:

$M(\text{H}_2\text{SiO}_3) = 2 \cdot Ar(\text{H}) + Ar(\text{Si}) + 3 \cdot Ar(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 28 + 3 \cdot 16 = 2 + 28 + 48 = 78 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) силиката натрия массой 244 г по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = \frac{m(\text{Na}_2\text{SiO}_3)}{M(\text{Na}_2\text{SiO}_3)} = \frac{244 \text{ г}}{122 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. Согласно условию, хлороводородная кислота находится в избытке, значит, силикат натрия является лимитирующим реагентом и полностью вступает в реакцию. Расчет массы продукта ведем по недостатку, то есть по силикату натрия.

Из уравнения реакции видно, что стехиометрические коэффициенты перед $\text{Na}_2\text{SiO}_3$ и $\text{H}_2\text{SiO}_3$ равны 1. Это означает, что их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(\text{H}_2\text{SiO}_3) = n(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 2 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества кремниевой кислоты, можем рассчитать ее массу по формуле $m = n \cdot M$:

$m(\text{H}_2\text{SiO}_3) = n(\text{H}_2\text{SiO}_3) \cdot M(\text{H}_2\text{SiO}_3) = 2 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} = 156 \text{ г}$

Ответ: масса кремниевой кислоты, которую можно получить, равна 156 г.