Номер 10, страница 96 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

9. Углерод, кремний и их соединения. Проверьте себя - номер 10, страница 96.

Условие.

10. Вычислите объём газа, выделившегося при взаимодействии 11,2 г кремния с концентрированной азотной кислотой. (Ответ округлите с точностью до сотых.)

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса кремния $m(\text{Si}) = 11,2 \text{ г}$

Найти:

Объём выделившегося газа $V(\text{газ}) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции взаимодействия кремния с концентрированной азотной кислотой. В этой реакции кремний выступает в роли восстановителя и окисляется до своей высшей степени окисления +4, образуя оксид кремния(IV) (или кремниевую кислоту). Азотная кислота является окислителем, и азот в ней восстанавливается из степени окисления +5 до +4, образуя оксид азота(IV) $\text{NO}_2$ — газ бурого цвета.

Уравнение реакции:

$\text{Si} + 4\text{HNO}_3 (\text{конц.}) \rightarrow \text{SiO}_2 + 4\text{NO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$

Из уравнения видно, что выделяющийся газ — это оксид азота(IV) $(\text{NO}_2)$.

2. Рассчитаем количество вещества (моль) кремния, вступившего в реакцию. Для этого используем молярную массу кремния, которая согласно периодической таблице Д.И. Менделеева равна $M(\text{Si}) \approx 28 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Si}) = \frac{m(\text{Si})}{M(\text{Si})} = \frac{11,2 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества выделившегося газа $(\text{NO}_2)$. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль кремния образуется 4 моль оксида азота(IV).

Составим пропорцию:

$\frac{n(\text{Si})}{1} = \frac{n(\text{NO}_2)}{4}$

Отсюда количество вещества $\text{NO}_2$:

$n(\text{NO}_2) = 4 \cdot n(\text{Si}) = 4 \cdot 0,4 \text{ моль} = 1,6 \text{ моль}$

4. Теперь вычислим объём газа. Поскольку условия (температура и давление) не указаны, расчеты производятся для нормальных условий (н.у.). Молярный объём газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(\text{NO}_2) = n(\text{NO}_2) \cdot V_m = 1,6 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 35,84 \text{ л}$

В условии задачи требуется округлить ответ до сотых. Полученное значение 35,84 уже представлено с точностью до сотых, поэтому дополнительное округление не требуется.

Ответ: объём выделившегося газа составляет 35,84 л.