Какова массовая доля оксида бериллия в смеси с бериллием, если при реакции 9 г смеси с водным раствором щелочи

Сергеевич

8

Для решения данной задачи, мы должны использовать законы сохранения массы и объема. Давайте разберемся с каждым шагом по порядку.

Шаг 1: Найдем количество вещества водорода, образовавшегося при реакции. Для этого воспользуемся уравнением реакции, которое нам дано:

\[BeO + 2NaOH \rightarrow Na_2BeO_2 + H_2\]

В уравнении видно, что на одну молекулу BeO требуется образование 1 молекулы H2. Таким образом, количество вещества водорода будет равно количеству вещества воды.

Из уравнения массы вещества (m = n * M) мы можем найти количество вещества воды (H2) на основе объема, заданного условием задачи. Объем водорода можно перевести в количество вещества, используя уравнение идеального газа:

\[V = n * \frac{RT}{P}\]

Зная, что нормальные условия - это температура 0 °C и давление 1 атмосфера, мы можем подставить значения:

\[5.8 \, л = n * \frac{0.0821 \, л \cdot атм}{298 \, К \cdot моль} \cdot \frac{273 \, К}{1 \, \, °C} \cdot \frac{1 \, атм}{1 \, атмосфера}\]

ПОСМЕННО СОКРАЩАЕМ:

\[5.8 \, л = n * 0.0873 \, моль\]

\[n = \frac{5.8 \, л}{0.0873 \, моль} \approx 66.5 \, моль\]

Итак, мы получили, что количество вещества (моль) водорода, образовавшегося при реакции, составляет примерно 66.5 моль.

Шаг 2: Найдем количество вещества основания NaOH (щелочи), используя данный объем водорода и количество вещества водорода, которое мы только что нашли.

Исходя из уравнения реакции, мы знаем, что мольное соотношение между H2 и NaOH равно 2:2, то есть они взаимно пропорциональны. Значит, количество вещества NaOH также составляет 66.5 моль.

Шаг 3: Найдем количество вещества BeO, используя количество вещества NaOH и закон сохранения массы.

Мы знаем, что в начальной смеси масса BeO и масса смеси равны, поэтому масса BeO будет равна массе смеси, умноженной на массовую долю BeO.

Масса смеси, по условию задачи, составляет 9 граммов, а массовую долю BeO обозначим как x.

\[Масса BeO = Масса смеси \times Массовая \, доля BeO\]

\[Масса BeO = 9 \, г \times x\]

Шаг 4: Рассчитаем мольную массу BeO и найдем количество вещества BeO.

Мольная масса BeO (M) равна сумме атомных масс бериллия (Be) и кислорода (O).

Молярная масса Be = 9 г/моль, О = 16 г/моль.

\[Мольная \, масса \, BeO = (9 + 16) \, г/моль = 25 \, г/моль\]

Количество вещества BeO (n) можно вычислить, используя массу и молярную массу:

\[n = \frac{Масса \, BeO}{Мольная \, масса \, BeO} = \frac{9 \, г \times x}{25 \, г/моль}\]

Шаг 5: Найдем массовую долю BeO в смеси.

Массовая доля BeO (w) - это отношение массы BeO к общей массе смеси.

\[Массовая \, доля \, BeO = \frac{Масса \, BeO}{Масса \, смеси} = \frac{9 \, г \times x}{9 \, г}\]

Мы знаем, что количество вещества NaOH равно количеству вещества BeO по уравнению реакции, следовательно:

\[n_{NaOH} = n_{BeO} = \frac{9 \, г \times x}{25 \, г/моль}\]

Шаг 6: Запишем уравнение мольной пропорции между NaOH и BeO.

По уравнению реакции, на одну молекулу BeO требуется 2 молекулы NaOH.

Таким образом, количество вещества NaOH (n_{NaOH}) будет равно половине количества вещества BeO (n_{BeO}):

\[\frac{9 \, г \times x}{25 \, г/моль} = \frac{1}{2} \times \frac{9 \, г \times x}{25 \, г/моль}\]

Мы можем сократить общие множители:

1 = \frac{1}{2}

Шаг 7: Найдем значение x, массовую долю BeO:

\[\frac{1}{2} = 1\]

Таким образом, массовая доля оксида бериллия в смеси с бериллием составляет 50%.