Номер 1205, страница 187 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1205. Рассчитайте массу силиката натрия, который образуется при сплавлении гидроксида натрия массой 8,22 г и кварца массой 6,52 г.

Дано:

$m(NaOH) = 8,22 \text{ г}$

$m(SiO_2) = 6,52 \text{ г}$

Найти:

$m(Na_2SiO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции сплавления гидроксида натрия с кварцем (оксидом кремния(IV)):

$2NaOH + SiO_2 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

$M(SiO_2) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

$M(Na_2SiO_3) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 46 + 28 + 48 = 122 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов:

$\nu(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{8,22 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,2055 \text{ моль}$

$\nu(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{6,52 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} \approx 0,1087 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке. Для этого сравним мольные соотношения реагентов по уравнению реакции с фактическими.

Согласно уравнению, на 2 моль $NaOH$ требуется 1 моль $SiO_2$.

Найдем, какое количество вещества $NaOH$ требуется для реакции с $0,1087$ моль $SiO_2$:

$\nu_{теор}(NaOH) = 2 \cdot \nu(SiO_2) = 2 \cdot 0,1087 \text{ моль} = 0,2174 \text{ моль}$

Фактически у нас есть $0,2055$ моль $NaOH$, что меньше, чем требуется для полной реакции с $SiO_2$ ($0,2055 < 0,2174$). Следовательно, гидроксид натрия ($NaOH$) находится в недостатке и будет реагировать полностью, а оксид кремния ($SiO_2$) — в избытке. Дальнейший расчет ведем по веществу в недостатке, то есть по $NaOH$.

5. Рассчитаем количество вещества силиката натрия, который образуется в реакции. По уравнению, из 2 моль $NaOH$ образуется 1 моль $Na_2SiO_3$.

$\nu(Na_2SiO_3) = \frac{1}{2} \nu(NaOH) = \frac{1}{2} \cdot 0,2055 \text{ моль} = 0,10275 \text{ моль}$

6. Найдем массу образовавшегося силиката натрия:

$m(Na_2SiO_3) = \nu(Na_2SiO_3) \cdot M(Na_2SiO_3) = 0,10275 \text{ моль} \cdot 122 \text{ г/моль} = 12,5355 \text{ г}$

Округляя до трех значащих цифр (как в исходных данных), получаем $12,5$ г.

Ответ: масса силиката натрия, который образуется при сплавлении, составляет $12,54$ г (или $12,5$ г при округлении до трех значащих цифр).