Массовая доля кремния и масса оксида кремния(IV)
При взаимодействии избытка раствора гидроксида натрия с 16 г кремния было получено 22,4 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю кремния во взятом образце. Сколько граммов оксида кремния (IV) содержалось в нём? Сколько граммов 60%-го раствора щёлочи потребовалось для реакции?
Дано
`m_text{тех.}(Si) = 16 text{ г}`
`V(H_2) = 22.4 text{ л}`
`ω(NaOH) = 60%`
Найти
`ω(Si) = text{ ?}`
`m(SiO_2) = text{ ?}`
`m(text{р-ра } NaOH) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции кремния с раствором щёлочи:
`Si + 2NaOH + H_2O = Na_2SiO_3 + 2H_2 text{↑}`
Найдём количество вещества водорода:
`n(H_2) = (V(H_2))/V_m = 22.4/22.4 = 1 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества кремния в 2 раза меньше количества водорода:
`n(Si) = (n(H_2))/2 = 1/2 = 0.5 text{ моль}`
Найдём массу чистого кремния:
`m(Si) = n(Si)*M(Si) = 0.5*28 = 14 text{ г}`
Вычислим массовую долю кремния в техническом образце:
`ω(Si) = (100*m(Si))/(m_text{тех.}(Si)) = (100*14)/16 = 87.5%`
Найдём массу примесей (оксида кремния):
`m(примесей) = m_text{тех.}(Si) - m(Si) = 16 - 14 = 2 text{ г}`
Примем, что примесью является оксид кремния(IV):
`m(SiO_2) = 2 text{ г}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества гидроксида натрия равно количеству вещества водорода:
`n(NaOH) = n(H_2) = 1 text{ моль}`
Найдём массу чистой щёлочи:
`m(NaOH) = n(NaOH)*M(NaOH) = 1*40 = 40 text{ г}`
Рассчитаем массу 60%-ного раствора щёлочи:
`m(text{р-ра } NaOH) = (100*m(NaOH))/(ω(NaOH)) = (100*40)/60 = 66.67 text{ г}`
Ответ
`ω(Si) = 87.5%`
`m(SiO_2) = 2 text{ г}`
`m(text{р-ра } NaOH) = 66.67 text{ г}`