Формула водородного соединения кремния по плотности смеси
Смесь газов содержит водородное соединение кремния и аргон, массовая доля которого 30%. Плотность данной смеси по воздуху 1,834. Определите молекулярную формулу водородного соединения кремния, если известно, что массовая доля водорода в нем 9,68%.
Дано
`ω(Ar) = 30%`
`D_text{возд.}(смеси) = 1.834`
`ω(H) = 9.68%`
Найти
`Si_xH_y = text{ ?}`
Решение
Вычислим молярную массу смеси газов:
`M(смеси) = D_text{возд.}(смеси) * M(возд.) = 1.834 * 29 = 53.19 text{ г/моль}`
Пусть:
`m(смеси) = 100 text{ г}`
Тогда масса аргона:
`m(Ar) = (ω(Ar) * m(смеси)) / 100 = (30 * 100) / 100 = 30 text{ г}`
Вычислим массу водородного соединения:
`m(Si_xH_y) = m(смеси) - m(Ar) = 100 - 30 = 70 text{ г}`
Найдём количество вещества аргона:
`n(Ar) = (m(Ar)) / (M(Ar)) = 30 / 40 = 0.75 text{ моль}`
Рассчитаем количество вещества смеси:
`n(смеси) = (m(смеси)) / (M(смеси)) = 100 / 53.19 = 1.88 text{ моль}`
Рассчитаем количество вещества водородного соединения:
`n(Si_xH_y) = n(смеси) - n(Ar) = 1.88 - 0.75 = 1.13 text{ моль}`
Найдём молярную массу водородного соединения кремния:
`M(Si_xH_y) = (m(Si_xH_y)) / (n(Si_xH_y)) = 70 / 1.13 = 62 text{ г/моль}`
Найдём соотношение атомов кремния и водорода в соединении:
`x : y = (ω(Si))/(A_r(Si)) : (ω(H))/(A_r(H))`
`x : y = (90.32)/(28) : (9.68)/(1)`
`x : y = 3.226 : 9.68`
Разделим оба числа на меньшее (3.226) и получим:
`x : y = 1 : 3`
Значит формула водородного соединения должна соответствовать следующей записи:
`Si_zH_(3z) = text{ ?}`
Тогда молярная формула соединения:
`M(Si_zH_(3z)) = z*M(Si) + 3*z*M(H)`
Подставим известные значения:
`28*z + 3*z = 62`
`z = 2`
Формула водородного соединения `Si_2H_6`.
Ответ
`Si_2H_6`