Номер 594, страница 108 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

594. К раствору массой 120 г с массовой долей $HCl$, равной 7,30 %, прибавили избыток раствора силиката натрия. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили. Рассчитайте химическое количество твёрдого остатка, образовавшегося в результате прокаливания.

Дано:

$m(\text{раствора HCl}) = 120 \text{ г}$

$\omega(\text{HCl}) = 7,30 \% = 0,073$

Раствор $Na_2SiO_3$ в избытке

Найти:

$\nu(\text{твёрдого остатка}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции между соляной кислотой ($HCl$) и силикатом натрия ($Na_2SiO_3$). При взаимодействии сильной кислоты с солью слабой кремниевой кислоты образуется нерастворимый в воде осадок – кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).

$2HCl + Na_2SiO_3 \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

2. Рассчитаем массу и химическое количество (количество вещества) соляной кислоты, содержащейся в растворе. Так как силикат натрия находится в избытке, расчёт будем вести по соляной кислоте.

Масса чистой $HCl$ в растворе:

$m(HCl) = m(\text{раствора}) \times \omega(HCl) = 120 \text{ г} \times 0,073 = 8,76 \text{ г}$

Молярная масса $HCl$ равна:

$M(HCl) = 1,008 + 35,453 \approx 36,5 \text{ г/моль}$

Химическое количество $HCl$:

$\nu(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{8,76 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,24 \text{ моль}$

3. Используя уравнение реакции, определим химическое количество выпавшего осадка – кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$).

Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 2 моль $HCl$ образуется 1 моль $H_2SiO_3$. Следовательно, их количества соотносятся как 2:1.

$\nu(H_2SiO_3) = \frac{1}{2} \nu(HCl) = \frac{1}{2} \times 0,24 \text{ моль} = 0,12 \text{ моль}$

4. Осадок кремниевой кислоты отфильтровали и прокалили (подвергли термической обработке). При прокаливании кремниевая кислота разлагается с образованием твёрдого остатка – оксида кремния(IV) ($SiO_2$) и воды.

Уравнение реакции прокаливания:

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t^\circ} SiO_2 + H_2O$

5. По уравнению реакции разложения найдём химическое количество твёрдого остатка ($SiO_2$).

Соотношение химических количеств $H_2SiO_3$ и $SiO_2$ составляет 1:1.

$\nu(SiO_2) = \nu(H_2SiO_3) = 0,12 \text{ моль}$

Ответ: химическое количество твёрдого остатка, образовавшегося в результате прокаливания, составляет 0,12 моль.