Номер 597, страница 109 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

597. Углекислый газ какой массой образуется при сплавлении оксида кремния(IV) массой 15,0 г с избытком карбоната калия?

Дано:

$m(SiO_2) = 15,0 \text{ г}$

Карбонат калия ($K_2CO_3$) взят в избытке.

$m(SiO_2) = 15,0 \text{ г} = 0,015 \text{ кг}$

Найти:

$m(CO_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции. При сплавлении кислотного оксида кремния(IV) с карбонатом калия (солью более слабой и летучей угольной кислоты) образуется силикат калия и выделяется углекислый газ:

$SiO_2 + K_2CO_3 \xrightarrow{t} K_2SiO_3 + CO_2\uparrow$

Уравнение реакции сбалансировано. Из него видно, что стехиометрическое соотношение между оксидом кремния(IV) и углекислым газом составляет 1:1.

2. Вычислим молярные массы ($M$) реагента, по которому будет вестись расчет ($SiO_2$), и продукта ($CO_2$). Используем относительные атомные массы из Периодической таблицы (округленные до десятых): $Ar(Si) \approx 28,1$; $Ar(C) \approx 12,0$; $Ar(O) = 16,0$.

$M(SiO_2) = 28,1 + 2 \cdot 16,0 = 60,1 \text{ г/моль}$

$M(CO_2) = 12,0 + 2 \cdot 16,0 = 44,0 \text{ г/моль}$

3. Определим количество вещества ($n$) оксида кремния(IV) массой 15,0 г. Поскольку карбонат калия находится в избытке, оксид кремния(IV) прореагирует полностью и является лимитирующим реагентом.

$n(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{15,0 \text{ г}}{60,1 \text{ г/моль}} \approx 0,2496 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, количество вещества выделившегося углекислого газа равно количеству вещества прореагировавшего оксида кремния:

$n(CO_2) = n(SiO_2) \approx 0,2496 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу углекислого газа ($m(CO_2)$):

$m(CO_2) = n(CO_2) \cdot M(CO_2) \approx 0,2496 \text{ моль} \cdot 44,0 \text{ г/моль} \approx 10,9824 \text{ г}$

Масса исходного вещества (15,0 г) дана с точностью до трех значащих цифр, поэтому результат следует округлить до трех значащих цифр.

$m(CO_2) \approx 11,0 \text{ г}$

Ответ: масса углекислого газа, которая образуется при сплавлении, равна 11,0 г.