Номер 43, страница 91 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 9. Углерод, кремний и их соединения - номер 43, страница 91.

Условие.

43. Состав стекла можно выразить общей формулой, состоящей из формульных единиц нескольких оксидов. Выведите формулу стекла по известному элементному составу: $w(\text{Na})=9,62\,\%$, $w(\text{Ca})=8,37\,\%$, $w(\text{Si})=35,15\,\%$.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$w(\text{Na}) = 9,62 \%$
$w(\text{Ca}) = 8,37 \%$
$w(\text{Si}) = 35,15 \%$

Найти:

Формулу стекла - ?

Решение:

Формула стекла представляет собой соединение оксидов. В данном случае это оксиды натрия ($Na_2O$), кальция ($CaO$) и кремния ($SiO_2$). Недостающий до 100% компонент — это кислород.

1. Найдем массовую долю кислорода в стекле, зная, что сумма массовых долей всех элементов равна 100%:

$w(O) = 100\% - w(Na) - w(Ca) - w(Si)$

$w(O) = 100\% - 9,62\% - 8,37\% - 35,15\% = 46,86\%$

2. Для вывода формулы удобно принять массу образца стекла равной 100 г. Тогда массы элементов в образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(Na) = 9,62 \text{ г}$
$m(Ca) = 8,37 \text{ г}$
$m(Si) = 35,15 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) для каждого элемента, используя их молярные массы: $M(Na) \approx 23 \text{ г/моль}$, $M(Ca) \approx 40 \text{ г/моль}$, $M(Si) \approx 28 \text{ г/моль}$.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{9,62 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0,418 \text{ моль}$

$n(Ca) = \frac{m(Ca)}{M(Ca)} = \frac{8,37 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 0,209 \text{ моль}$

$n(Si) = \frac{m(Si)}{M(Si)} = \frac{35,15 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} \approx 1,255 \text{ моль}$

4. Так как стекло состоит из оксидов $Na_2O$, $CaO$ и $SiO_2$, найдем количество вещества каждого оксида. Учитывая стехиометрию, на 1 моль $Na_2O$ приходится 2 моль атомов натрия, на 1 моль $CaO$ — 1 моль атомов кальция, на 1 моль $SiO_2$ — 1 моль атомов кремния.

$n(Na_2O) = \frac{1}{2} n(Na) = \frac{0,418 \text{ моль}}{2} = 0,209 \text{ моль}$

$n(CaO) = n(Ca) = 0,209 \text{ моль}$

$n(SiO_2) = n(Si) = 1,255 \text{ моль}$

5. Найдем мольное соотношение оксидов в формуле стекла. Для этого разделим количество вещества каждого оксида на наименьшее из полученных значений (в данном случае, 0,209 моль).

Соотношение $n(Na_2O) : n(CaO) : n(SiO_2)$

$0,209 : 0,209 : 1,255$

Делим все числа на 0,209:

$\frac{0,209}{0,209} : \frac{0,209}{0,209} : \frac{1,255}{0,209} \approx 1 : 1 : 6$

Таким образом, простейшая формула стекла, выраженная через оксиды, имеет вид $1 \cdot Na_2O \cdot 1 \cdot CaO \cdot 6 \cdot SiO_2$.

Ответ: $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.