Какой будет масса образовавшейся соли после кипячения 16,8 г аморфного кремния в 150 г 40% раствора гидроксида натрия?

Cvetochek

17

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать закон сохранения массы и рассчитать количество реагентов и продуктов, проявляющихся в химической реакции. Давайте пошагово решим задачу.

Шаг 1: Составим уравнение реакции.
Аморфный кремний (Si) реагирует с гидроксидом натрия (NaOH) и образует соль натрия (Na2SiO3) и воду (H2O).
Уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:
Si + 2NaOH -> Na2SiO3 + H2O

Шаг 2: Рассчитываем количество веществ каждого реагента.
Масса аморфного кремния, данная в задаче, равна 16,8 г.
Масса раствора гидроксида натрия, данная в задаче, равна 150 г.
Также нам дано, что раствор гидроксида натрия является 40%-ным раствором. Это означает, что в 100 г раствора содержится 40 г гидроксида натрия.
Мы можем рассчитать массу гидроксида натрия в 150 г раствора следующим образом:
Масса_гидроксида_натрия = (масса_раствора * процент_содержания_гидроксида) / 100
Масса_гидроксида_натрия = (150 г * 40 г/100 г) = 60 г

Шаг 3: Найдем коэффициенты пропорциональности между реагентами и продуктами из уравнения реакции.
Из уравнения реакции видно, что для образования соли натрия требуется 1 моль кремния и 2 моля гидроксида натрия. То есть коэффициенты пропорциональности следующие:
1 моль Si : 2 моль NaOH : 1 моль Na2SiO3

Шаг 4: Рассчитаем количество веществ, задействованных в реакции.
Для этого нам нужно перевести массу аморфного кремния из граммов в моль, используя молярную массу.
Молярная масса аморфного кремния равна 28 г/моль. Рассчитаем количество молей аморфного кремния следующим образом:
Количество_молей_кремния = масса_кремния / молярная_масса_кремния
Количество_молей_кремния = 16,8 г / 28 г/моль = 0,6 моль

Теперь рассчитаем количество молей гидроксида натрия:
Количество_молей_гидроксида_натрия = масса_гидроксида_натрия / молярная_масса_гидроксида_натрия
Молярная масса гидроксида натрия равна 40 г/моль, так как NaOH имеет молярную массу 22,99 г/моль + 16 г/моль + 1 г/моль = 40 г/моль.
Количество_молей_гидроксида_натрия = 60 г / 40 г/моль = 1,5 моль

Шаг 5: Определяем ограничивающий реагент.
Ограничивающий реагент - это реагент, который будет потребляться полностью в реакции.
Для этого мы смотрим на соотношение между количеством реагентов и их коэффициенты пропорциональности.
По уравнению реакции видно, что для образования соли требуется 0,6 моль кремния и 1,5 моль гидроксида натрия.
Поскольку коэффициенты пропорциональности не совпадают, мы должны выбрать ограничивающий реагент, исходя из того, какой реагент будет использован полностью.
Для этого мы сравниваем количество молей каждого реагента с их соотношением в уравнении реакции.
У нас 0,6 моля кремния и 1,5 моля гидроксида натрия.
Поскольку 0,6 моля кремния меньше, чем 1,5 моля гидроксида натрия, кремний будет ограничивающим реагентом.

Шаг 6: Рассчитываем количество молей продукта.
Мы используем ограничивающий реагент (кремний) для расчета количества молей продукта (соли натрия).
Из уравнения реакции видно, что для образования 1 моля соли требуется 0,6 моль кремния.
Это означает, что количество молей соли натрия также будет равно 0,6 моль.

Шаг 7: Найдем массу образовавшейся соли.
Масса соли можно рассчитать, используя массу и количество молей, которые мы нашли ранее.
Для этого мы будем использовать молярную массу соли, равную 122 г/моль.
Масса_соли = количество_молей_соли * молярная_масса_соли
Масса_соли = 0,6 моль * 122 г/моль = 73,2 г

Таким образом, масса образовавшейся соли после кипячения будет равна 73,2 г.