Номер 2, страница 99, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Какую массу кремния можно получить при взаимодействии 60 г кремнезема с 20 г кокса, содержащего 90% углерода, если выход продукта равен 90%?

Ответ: 18,9 г.

Дано:

$m(SiO_2) = 60 \, г$

$m(кокса) = 20 \, г$

$\omega(C) = 90\% = 0,9$

$\eta = 90\% = 0,9$

Найти:

$m(Si) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции получения кремния из кремнезема (диоксида кремния) путем восстановления коксом (углеродом):

$SiO_2 + 2C \rightarrow Si + 2CO$

2. Найдем массу чистого углерода, который вступит в реакцию. Кокс содержит 90% углерода.

$m(C) = m(кокса) \cdot \omega(C) = 20 \, г \cdot 0,9 = 18 \, г$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(SiO_2) = 28.09 \, г/моль + 2 \cdot 16.00 \, г/моль \approx 60 \, г/моль$

$M(C) = 12 \, г/моль$

$M(Si) = 28 \, г/моль$

4. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого из реагентов:

$\nu(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{60 \, г}{60 \, г/моль} = 1 \, моль$

$\nu(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{18 \, г}{12 \, г/моль} = 1,5 \, моль$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, на 1 моль $SiO_2$ требуется 2 моль $\text{C}$.

У нас есть 1 моль $SiO_2$, для полной реакции которого потребовалось бы $1 \cdot 2 = 2$ моль углерода. Однако в наличии имеется только 1,5 моль углерода. Поскольку $1,5 < 2$, углерод находится в недостатке и будет полностью израсходован. Дальнейшие расчеты ведем по лимитирующему реагенту — углероду.

6. Рассчитаем теоретическое количество вещества кремния $(\nu_{теор.}(Si))$, которое может образоваться. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $\text{C}$ образуется 1 моль $Si$. Значит, количество вещества кремния будет в два раза меньше количества вещества углерода:

$\nu_{теор.}(Si) = \frac{1}{2} \nu(C) = \frac{1,5 \, моль}{2} = 0,75 \, моль$

7. Теперь найдем теоретическую массу кремния $(m_{теор.}(Si))$:

$m_{теор.}(Si) = \nu_{теор.}(Si) \cdot M(Si) = 0,75 \, моль \cdot 28 \, г/моль = 21 \, г$

8. В условии задачи сказано, что выход продукта составляет 90%. Рассчитаем практическую массу кремния $(m_{практ.}(Si))$, которую можно получить с учетом выхода:

$m_{практ.}(Si) = m_{теор.}(Si) \cdot \eta = 21 \, г \cdot 0,9 = 18,9 \, г$

Ответ: можно получить 18,9 г кремния.