Номер 44, страница 91 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

9. Углерод, кремний и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 44, страница 91.

Условие.

44. Для восстановления кремния из 21 г диоксида кремния использовали магний массой 19,2 г. Найдите массу полученного кремния.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(SiO_2) = 21 \text{ г}$

$m(Mg) = 19,2 \text{ г}$

Данные представлены в стандартных для химических расчетов единицах, перевод в систему СИ (кг) не требуется для решения.

Найти:

$m(Si) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления кремния из его диоксида магнием. Магний является более активным металлом, чем кремний, поэтому он вытесняет кремний из оксида:

$SiO_2 + 2Mg \rightarrow Si + 2MgO$

2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Используем округленные значения относительных атомных масс из периодической таблицы химических элементов: $Ar(Si) = 28$, $Ar(O) = 16$, $Ar(Mg) = 24$.

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

$M(Mg) = 24 \text{ г/моль}$

$M(Si) = 28 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества (число молей) для каждого из исходных реагентов по формуле $\nu = \frac{m}{M}$:

$\nu(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{21 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,35 \text{ моль}$

$\nu(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{19,2 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом), так как оно полностью прореагирует и определит массу продуктов. Для этого сравним соотношение молей реагентов с их стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции.

Согласно уравнению, на 1 моль $SiO_2$ требуется 2 моль $Mg$.

Найдем, сколько моль магния потребовалось бы для полного взаимодействия с 0,35 моль диоксида кремния:

$\nu_{теор.}(Mg) = 2 \cdot \nu(SiO_2) = 2 \cdot 0,35 \text{ моль} = 0,7 \text{ моль}$

В наличии имеется 0,8 моль магния, что больше, чем требуется (0,8 моль > 0,7 моль). Следовательно, магний находится в избытке, а диоксид кремния ($SiO_2$) — в недостатке. Дальнейший расчет массы продукта (кремния) будем вести по веществу, находящемуся в недостатке.

5. Рассчитаем количество вещества кремния, которое может образоваться в результате реакции. По уравнению реакции, из 1 моль $SiO_2$ образуется 1 моль $Si$.

Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов:

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

Следовательно, $\nu(Si) = \nu(SiO_2) = 0,35 \text{ моль}$.

6. Найдем массу полученного кремния по формуле $m = \nu \cdot M$:

$m(Si) = \nu(Si) \cdot M(Si) = 0,35 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 9,8 \text{ г}$

Ответ: масса полученного кремния составляет 9,8 г.