Каков объем водорода, образовавшегося в результате реакции между раствором гидроксида натрия и смесью, полученной

Пушок

39

Для решения данной задачи, нам необходимо определить стехиометрическое соотношение между реагентами и продуктами реакции.

Сначала составим уравнение химической реакции между гидроксидом натрия (NaOH) и диоксидом кремния (SiO2):

\[ NaOH + SiO2 \rightarrow Na2SiO3 + H2O \]

Из уравнения видно, что одна молекула гидроксида натрия реагирует с одной молекулой диоксида кремния, образуя одну молекулу силиката натрия (Na2SiO3) и одну молекулу воды (H2O).

Далее, мы можем использовать информацию о массе реагентов (магния и диоксида кремния) для определения мольных количеств этих веществ. Таким образом, сможем определить, какое количество гидроксида натрия применяется в реакции и, следовательно, сколько водорода образуется.

1) Рассчитаем количество молей магния (Mg) по формуле:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где n - количество молей, m - масса вещества, M - молярная масса вещества.

Молярная масса магния (Mg) равна 24 г/моль. Подставим данную информацию в формулу:

\[ n(Mg) = \frac{6 г}{24 г/моль} = 0.25 моль \]

2) Рассчитаем количество молей диоксида кремния (SiO2) аналогичным образом:

Молярная масса диоксида кремния (SiO2) равна 60 г/моль. Подставим данную информацию в формулу:

\[ n(SiO2) = \frac{45 г}{60 г/моль} = 0.75 моль \]

3) Сравним полученные значения количества молей магния и диоксида кремния и выберем наименьшее. Это будет ограничивающим реагентом в данной реакции, так как реагенты реагируют в соответствии с их стехиометрическим соотношением.

В данном случае, молей магния (0.25 моль) меньше, чем молей диоксида кремния (0.75 моль). Это значит, что у нас есть избыток диоксида кремния, и он ограничит количество образующихся продуктов.

4) Рассчитаем количество молей образующегося продукта (в данном случае, количества молей силиката натрия, Na2SiO3) с использованием имеющегося количества ограничивающего реагента (магния) и его стехиометрического соотношения с образуемым продуктом:

1 моль магния (Mg) соответствует 1 моль силиката натрия (Na2SiO3)

Следовательно, количество молей силиката натрия (Na2SiO3) равно количеству молей магния.

Количество молей силиката натрия (Na2SiO3) равно 0.25 моль.

5) Далее, мы можем использовать полученное количество молей силиката натрия (Na2SiO3) для рассчета объема объема образовавшегося водорода (H2) с помощью их стехиометрического соотношения:

1 моль силиката натрия (Na2SiO3) соответствует 1 моль водорода (H2)

Таким образом, количество молей водорода (H2) будет таким же, как и количество молей силиката натрия (Na2SiO3), то есть 0.25 моль.

Из уравнения идеального газа \( PV = nRT \) (где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах) мы можем рассчитать объем водорода (H2), зная количество молей водорода (H2) и используя известные значения R и T (допустим, обычная комнатная температура 298 K):

\[ V(H2) = \frac{n(H2)RT}{P} \]

Теперь подставим значения в эту формулу:

\[ V(H2) = \frac{0.25 моль \times 0.0821 \frac{л \cdot моль}{K \cdot атм} \times 298 К}{1 атм} \]

Выполняя расчеты, получим:

\[ V(H2) \approx 6.09 л \]

Таким образом, объем водорода (H2), образовавшегося в результате данной реакции, составит около 6.09 л.