Страница 105 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Найдите объём водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии 800 г 60%-ного раствора едкого натра с кремнием. Какой объём щёлочи ($ \rho = 1,25 \text{ г/мл} $) потребуется для реакции?

Дано:

Решение:

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(NaOH) = 800 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 60\% = 0.6$

$\rho_{\text{р-ра}}(NaOH) = 1,25 \text{ г/мл}$

Перевод в СИ:
$m_{\text{р-ра}}(NaOH) = 0,8 \text{ кг}$
$\rho_{\text{р-ра}}(NaOH) = 1,25 \text{ г/см}^3 = 1250 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(H_2) = ?$

$V_{\text{р-ра}}(NaOH) = ?$

Решение:

Найдите объём водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии 800 г 60%-ного раствора едкого натра с кремнием.

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия кремния с водным раствором гидроксида натрия (едкого натра). В данной реакции кремний выступает как восстановитель.
$Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$

2. Вычислим массу чистого вещества NaOH в 800 г 60%-ного раствора.
$m(NaOH) = m_{\text{р-ра}}(NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 800 \text{ г} \cdot 0,60 = 480 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества (в молях) гидроксида натрия. Для этого нам понадобится его молярная масса.
$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$
$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{480 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 12 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 2 моль NaOH образуется 2 моль $H_2$. Следовательно, их молярное соотношение составляет $n(NaOH) : n(H_2) = 2:2 = 1:1$.
$n(H_2) = n(NaOH) = 12 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем водорода, который выделится при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.
$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 12 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 268,8 \text{ л}$
Ответ: объем образовавшегося водорода равен 268,8 л.

Какой объём щёлочи (ρ = 1,25 г/мл) потребуется для реакции?

Объем раствора щёлочи можно найти, зная его массу и плотность, по формуле: $V = \frac{m}{\rho}$.
Масса раствора и его плотность даны в условии задачи.
$V_{\text{р-ра}}(NaOH) = \frac{m_{\text{р-ра}}(NaOH)}{\rho_{\text{р-ра}}(NaOH)} = \frac{800 \text{ г}}{1,25 \text{ г/мл}} = 640 \text{ мл}$
Ответ: для реакции потребуется 640 мл щёлочи.

Часть I

1. Силикатная промышленность — это производство:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

1) Стекла. Это аморфные материалы, получаемые путем быстрого охлаждения расплава. Основой для производства большинства стекол служат оксид кремния ($SiO_2$) (в виде кварцевого песка), сода ($Na_2CO_3$) и известняк ($CaCO_3$). Силикатная промышленность выпускает различные виды стекла: оконное, тарное (бутылки, банки), сортовое (посуда), оптическое, кварцевое и другие.
Ответ: Стекло.

2) Керамики. Это изделия и материалы, получаемые спеканием глин или их смесей с минеральными добавками. В основе глин лежат алюмосиликаты, например, каолинит ($Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O$). К этой группе относятся строительные материалы (кирпич, черепица, облицовочная плитка), а также изделия тонкой керамики (фарфор, фаянс) и техническая керамика.
Ответ: Керамика (включая кирпич, фарфор, фаянс).

3) Цемента. Это порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество. При смешивании с водой или другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. Цемент является ключевым компонентом бетона и строительных растворов. Его получают путем обжига до спекания смеси известняка и глины.
Ответ: Цемент.

4) Силикатного кирпича. В отличие от керамического, силикатный кирпич изготавливается не обжигом глины, а автоклавной обработкой смеси извести и кварцевого песка. Это один из самых распространенных стеновых материалов.
Ответ: Силикатный кирпич.

5) Бетона и железобетона. Бетон — это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси цемента, воды и заполнителей (песка, щебня). Железобетон — это бетон, армированный стальной арматурой. Производство этих материалов является важнейшим направлением, тесно связанным с производством цемента.
Ответ: Бетон и железобетон.

6) Жидкого стекла. Это водный щелочной раствор силикатов натрия ($Na_2SiO_3$) и (или) калия ($K_2SiO_3$). Жидкое стекло используется как клей (силикатный клей), для производства кислотоупорных и огнеупорных бетонов и покрытий, а также для пропитки древесины и тканей с целью придания им огнестойкости.
Ответ: Жидкое стекло.

2. Сырьём для производства стекла служат:

- ____________________ (формула)

- ____________________ (формула)

- ____________________ (формула)

Формула оконного стекла: ____________________

Решение

В задании требуется указать основное сырьё для производства стекла и записать формулу оконного стекла. Обычное оконное стекло, также известное как натрий-кальций-силикатное стекло, получают путём сплавления трёх главных компонентов. Анализируя задание и количество пустых ячеек для букв в каждой строке, можно однозначно определить эти вещества.

1. Первый компонент (5 ячеек) — это песок (кварцевый). Он является главным стеклообразующим веществом, так как состоит из диоксида кремния ($SiO_2$), который формирует структурную сетку стекла. Его химическая формула: $SiO_2$.

2. Второй компонент (9 ячеек) — это известняк. Химически это карбонат кальция ($CaCO_3$). Его добавляют в шихту (смесь сырьевых материалов) для того, чтобы придать будущему стеклу химическую стойкость, водостойкость и механическую прочность.

3. Третий компонент (4 ячейки) — это сода (кальцинированная). Химически это карбонат натрия ($Na_2CO_3$). Сода действует как флюс, то есть она значительно снижает температуру плавления диоксида кремния (песка), что делает процесс производства стекла более технологичным и экономически выгодным.

Процесс варки стекла происходит при высокой температуре (около 1500-1600 °C). При этом карбонаты разлагаются с выделением углекислого газа, а образовавшиеся оксиды натрия и кальция вступают в реакцию с оксидом кремния. Упрощенное суммарное уравнение этого процесса можно записать так:

$Na_2CO_3 + CaCO_3 + 6SiO_2 \xrightarrow{t} Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 2CO_2 \uparrow$

В результате получается стекло — аморфное вещество, которое является переохлаждённым расплавом. Его состав не является строго стехиометрическим, поэтому его формулу принято записывать в виде соотношения оксидов. Для обычного оконного стекла условная формула, отражающая мольное соотношение основных оксидов, выглядит следующим образом: $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.

Ответ:

- Песок (формула) $SiO_2$

- Известняк (формула) $CaCO_3$

- Сода (формула) $Na_2CO_3$

Формула оконного стекла: $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$