Номер 46, страница 92 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

9. Углерод, кремний и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 46, страница 92.

Условие.

46. Какой объём газа выделится при взаимодействии кремния массой 21 г с концентрированным раствором гидроксида калия? Какое число молекул и атомов содержится в этом объёме?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса кремния, $m(\text{Si}) = 21 \text{ г}$

$m(\text{Si}) = 21 \text{ г} = 0.021 \text{ кг}$

Найти:

Объем выделившегося газа, $V(\text{газа}) - ?$
Число молекул в этом объеме, $N(\text{молекул}) - ?$
Число атомов в этом объеме, $N(\text{атомов}) - ?$

Какой объём газа выделится при взаимодействии кремния массой 21 г с концентрированным раствором гидроксида калия?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия кремния с концентрированным водным раствором гидроксида калия. В реакции также участвует вода, а продуктами являются силикат калия и водород:

$ \text{Si} + 2\text{KOH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{K}_2\text{SiO}_3 + 2\text{H}_2\uparrow $

Из уравнения видно, что выделяющийся газ — это водород ($ \text{H}_2 $).

2. Найдем количество вещества кремния, вступившего в реакцию. Молярная масса кремния $ M(\text{Si}) \approx 28 \text{ г/моль} $.

$ n(\text{Si}) = \frac{m(\text{Si})}{M(\text{Si})} = \frac{21 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0.75 \text{ моль} $

3. По уравнению реакции определим количество вещества выделившегося водорода. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль кремния образуется 2 моль водорода, то есть их количества соотносятся как 1:2.

$ \frac{n(\text{Si})}{1} = \frac{n(\text{H}_2)}{2} $

Следовательно, количество вещества водорода:

$ n(\text{H}_2) = 2 \cdot n(\text{Si}) = 2 \cdot 0.75 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль} $

4. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н.у.), используя молярный объем газа $ V_m = 22.4 \text{ л/моль} $.

$ V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 1.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 33.6 \text{ л} $

Ответ: при взаимодействии выделится 33.6 л газа (водорода).

Какое число молекул и атомов содержится в этом объёме?

Решение:

1. Используя найденное ранее количество вещества водорода ($n(\text{H}_2) = 1.5 \text{ моль}$), рассчитаем число молекул водорода с помощью постоянной Авогадро ($ N_A = 6.02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} $).

$ N(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot N_A = 1.5 \text{ моль} \cdot 6.02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 9.03 \times 10^{23} \text{ молекул} $

2. Рассчитаем общее число атомов. Каждая молекула водорода ($ \text{H}_2 $) состоит из двух атомов водорода. Следовательно, общее число атомов будет в два раза больше числа молекул.

$ N(\text{атомов}) = N(\text{H}_2) \cdot 2 = 9.03 \times 10^{23} \cdot 2 = 18.06 \times 10^{23} \text{ атомов} = 1.806 \times 10^{24} \text{ атомов} $

Ответ: в данном объеме содержится $9.03 \times 10^{23}$ молекул и $1.806 \times 10^{24}$ атомов.