Номер 5, страница 61 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано

Масса кремния: $m(\text{Si}) = 2.8 \text{ г}$

Объем кислорода: $V(\text{O}_2) = 3.12 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Практический выход оксида кремния(IV): $\eta = 75 \text{ %}$

Перевод в СИ

Масса кремния: $m(\text{Si}) = 2.8 \text{ г}$ (граммы используются для молярных расчетов, что соответствует требуемому формату ответа)

Объем кислорода: $V(\text{O}_2) = 3.12 \text{ дм}^3$ (н. у.) (при нормальных условиях молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$)

Практический выход: $\eta = 75\% = 0.75$

Найти:

Масса образовавшегося оксида кремния(IV): $m_{\text{практ}}(\text{SiO}_2)$

Решение

1. Напишем уравнение реакции горения кремния:

$ \text{Si} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2 $

Уравнение уже сбалансировано.

2. Рассчитаем молярные массы веществ (используем округленные значения атомных масс: $\text{Si} \approx 28 \text{ г/моль}$, $\text{O} \approx 16 \text{ г/моль}$):

Молярная масса кремния: $M(\text{Si}) = 28 \text{ г/моль}$

Молярная масса кислорода: $M(\text{O}_2) = 2 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$

Молярная масса оксида кремния(IV): $M(\text{SiO}_2) = M(\text{Si}) + 2 \cdot M(\text{O}) = 28 + 2 \cdot 16 = 28 + 32 = 60 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество моль каждого исходного вещества:

Количество моль кремния: $n(\text{Si}) = \frac{m(\text{Si})}{M(\text{Si})} = \frac{2.8 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

Количество моль кислорода: $n(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_m} = \frac{3.12 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0.139 \text{ моль}$

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, 1 моль кремния реагирует с 1 молем кислорода. Сравним количества моль исходных веществ:

$ n(\text{Si}) = 0.1 \text{ моль} $

$ n(\text{O}_2) \approx 0.139 \text{ моль} $

Так как $0.1 < 0.139$, кремний ($ \text{Si} $) является лимитирующим реагентом. Расчеты будут проводиться по нему.

5. Рассчитаем теоретическое количество моль оксида кремния(IV), которое может образоваться:

По уравнению реакции, 1 моль $ \text{Si} $ образует 1 моль $ \text{SiO}_2 $. Следовательно, количество моль $ \text{SiO}_2 $ равно количеству моль лимитирующего реагента:

$ n_{\text{теор}}(\text{SiO}_2) = n(\text{Si}) = 0.1 \text{ моль} $

6. Рассчитаем теоретическую массу оксида кремния(IV):

$ m_{\text{теор}}(\text{SiO}_2) = n_{\text{теор}}(\text{SiO}_2) \cdot M(\text{SiO}_2) = 0.1 \text{ моль} \cdot 60 \text{ г/моль} = 6.0 \text{ г} $

7. Рассчитаем практическую массу оксида кремния(IV), учитывая практический выход $ 75 \% $:

$ m_{\text{практ}}(\text{SiO}_2) = m_{\text{теор}}(\text{SiO}_2) \cdot \frac{\eta}{100\%} = 6.0 \text{ г} \cdot 0.75 = 4.5 \text{ г} $

Ответ:

Масса образовавшегося оксида кремния(IV) составляет $4.5 \text{ г}$.