Номер 4, страница 137 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 38. Кремниевая кислота и её соли. Стекло. Цемент. Подумай, ответь, выполни... - номер 4, страница 137.

Условие.

4. Сколько потребуется оксида кремния(IV), содержащего 0,2 массовой доли примесей, чтобы получить 6,1 кг силиката натрия?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Na_2SiO_3) = 6,1 \text{ кг}$

$\omega(\text{примесей в } SiO_2) = 0,2$

Найти:

$m(\text{техн. } SiO_2) - ?$

Решение:

Для решения задачи необходимо выполнить следующие шаги:

1. Составить уравнение химической реакции получения силиката натрия. Силикат натрия можно получить при сплавлении оксида кремния(IV) с щелочью или карбонатом натрия. Запишем уравнение реакции с карбонатом натрия:

$SiO_2 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow$

2. Рассчитать молярные массы оксида кремния(IV) и силиката натрия. Используем относительные атомные массы элементов, округленные до целых значений: $Ar(Na) = 23$, $Ar(Si) = 28$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса оксида кремния(IV) ($SiO_2$):

$M(SiO_2) = Ar(Si) + 2 \cdot Ar(O) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль} = 0,06 \text{ кг/моль}$

Молярная масса силиката натрия ($Na_2SiO_3$):

$M(Na_2SiO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(Si) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 46 + 28 + 48 = 122 \text{ г/моль} = 0,122 \text{ кг/моль}$

3. Найти количество вещества (число моль) полученного силиката натрия по формуле $\nu = m/M$:

$\nu(Na_2SiO_3) = \frac{m(Na_2SiO_3)}{M(Na_2SiO_3)} = \frac{6,1 \text{ кг}}{0,122 \text{ кг/моль}} = 50 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определить количество вещества оксида кремния(IV), вступившего в реакцию. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, соотношение количеств веществ $SiO_2$ и $Na_2SiO_3$ равно 1:1.

$\nu(SiO_2) = \nu(Na_2SiO_3) = 50 \text{ моль}$

5. Вычислить массу чистого оксида кремния(IV), которая потребовалась для реакции:

$m(\text{чист. } SiO_2) = \nu(SiO_2) \cdot M(SiO_2) = 50 \text{ моль} \cdot 0,06 \text{ кг/моль} = 3,0 \text{ кг}$

6. Исходный оксид кремния(IV) не является чистым, он содержит 0,2 массовой доли (или 20%) примесей. Найдем массовую долю чистого $SiO_2$ в техническом образце:

$\omega(\text{чист. } SiO_2) = 1 - \omega(\text{примесей}) = 1 - 0,2 = 0,8$

7. Найти общую массу технического оксида кремния(IV), зная массу чистого вещества и его массовую долю:

$m(\text{техн. } SiO_2) = \frac{m(\text{чист. } SiO_2)}{\omega(\text{чист. } SiO_2)} = \frac{3,0 \text{ кг}}{0,8} = 3,75 \text{ кг}$

Ответ: потребуется 3,75 кг оксида кремния(IV).