Какой будет объем водорода (н.у.) при реакции между 96 г кремния с 5% примесями и избытком раствора гидроксида натрия?

Akula_7589

6

Для решения данной задачи нам необходимо выполнить несколько шагов. Давайте начнем с определения химического уравнения реакции между кремнием и гидроксидом натрия.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[Si + 2NaOH \rightarrow Na2SiO3 + H2\]

Теперь у нас есть химическое уравнение. Для определения стехиометрических коэффициентов уравнения нам необходимо знать молярные массы реагирующих веществ.

Молярная масса кремния (Si) равна \(28,1 \, \text{г/моль}\), молярная масса гидроксида натрия (NaOH) равна \(40,0 \, \text{г/моль}\).

Теперь рассмотрим реагенты по отдельности.

1. Кремний (Si):

Масса кремния, указанная в задаче, составляет 96 г.
Чтобы перевести массу вещества к количеству вещества (в молях), воспользуемся следующей формулой:
\[n = \frac{m}{M}\]
где \(n\) - количество вещества в молях, \(m\) - масса вещества в граммах и \(M\) - молярная масса вещества.

Подставляем известные значения:
\[n_{Si} = \frac{96\, \text{г}}{28,1\, \text{г/моль}} \approx 3,42 \, \text{моль}\]

2. Гидроксид натрия (NaOH):

Теперь нам нужно рассчитать, сколько гидроксида натрия потребуется для реакции с кремнием. Для этого сначала найдем количество гидроксида натрия (NaOH) в молях.

Процентное содержание гидроксида натрия в примесях указано как 5%. Таким образом, в 100 г примесей будет содержаться 5 г гидроксида натрия.

Теперь рассчитаем количество гидроксида натрия по формуле:
\[n_{NaOH} = \frac{m_{NaOH}}{M_{NaOH}}\]

Подстановка известных значений:
\[n_{NaOH} = \frac{5\, \text{г}}{40,0\, \text{г/моль}} \approx 0,125 \, \text{моль}\]

Теперь нам нужно сравнить стехиометрические коэффициенты уравнения реакции, чтобы определить количество вещества гидроксида натрия, которое требуется для реакции. Из уравнения видно, что на каждый моль кремния требуется 2 моля гидроксида натрия для полного реагирования.

Таким образом,
\[\frac{n_{NaOH}}{2} = \frac{0,125 \, \text{моль}}{2} = 0,0625 \, \text{моль} \, NaOH\]

После этого мы можем найти общий объем водорода (H2), который образуется в результате этой реакции. Поскольку объем газа прямопропорционален количеству вещества газа, мы можем использовать одну часть этой информации для определения другой.

Уравнение реакции показывает, что на каждый моль кремния образуется один моль водорода. Следовательно, объем водорода будет таким же, как и количество вещества водорода (H2), образованного в результате реакции.

Таким образом,
\[V_{H2} = n_{H2}\]
\[V_{H2} = n_{Si} \approx 3,42 \, \text{моль}\]

Ответ: Объем водорода, образовавшегося в результате реакции, будет равен примерно 3,42 литра.
Для проведения этой реакции потребуется около 0,0625 моль гидроксида натрия.