Номер 1247, страница 192 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1247. Какая масса осадка образуется при сливании раствора массой 10,8 г с массовой долей силиката натрия 8,82 % и соляной кислоты объёмом $36,6\ \text{см}^3$ с массовой долей хлороводорода 6,33 % и плотностью $1,03\ \text{г}/\text{см}^3$?

Дано:

m(р-ра Na₂SiO₃) = 10,8 г

ω(Na₂SiO₃) = 8,82 % = 0,0882

V(р-ра HCl) = 36,6 см³

ω(HCl) = 6,33 % = 0,0633

ρ(р-ра HCl) = 1,03 г/см³

m(р-ра Na₂SiO₃) = 0,0108 кг

V(р-ра HCl) = 3,66 · 10⁻⁵ м³

ρ(р-ра HCl) = 1030 кг/м³

Найти:

m(осадка) - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между силикатом натрия и соляной кислотой. В результате реакции в осадок выпадает нерастворимая кремниевая кислота.

$Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl$

2. Найдем массы чистых веществ (силиката натрия и хлороводорода) в исходных растворах.

Масса чистого силиката натрия в растворе:

$m(Na₂SiO₃) = m(р-ра Na₂SiO₃) \cdot ω(Na₂SiO₃) = 10,8 \text{ г} \cdot 0,0882 = 0,95256 \text{ г}$

Сначала найдем массу раствора соляной кислоты:

$m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) \cdot ρ(р-ра HCl) = 36,6 \text{ см³} \cdot 1,03 \text{ г/см³} = 37,698 \text{ г}$

Теперь найдем массу чистого хлороводорода в этом растворе:

$m(HCl) = m(р-ра HCl) \cdot ω(HCl) = 37,698 \text{ г} \cdot 0,0633 \approx 2,3863 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете.

$M(Na₂SiO₃) = 2 \cdot M(Na) + M(Si) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 122 \text{ г/моль}$

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

$M(H₂SiO₃) = 2 \cdot M(H) + M(Si) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 28 + 3 \cdot 16 = 78 \text{ г/моль}$

4. Определим количество вещества (число молей) каждого реагента.

$n(Na₂SiO₃) = \frac{m(Na₂SiO₃)}{M(Na₂SiO₃)} = \frac{0,95256 \text{ г}}{122 \text{ г/моль}} \approx 0,007808 \text{ моль}$

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{2,3863 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 0,06538 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим), чтобы вести расчет по нему. Согласно уравнению реакции, на 1 моль $Na₂SiO₃$ требуется 2 моль $HCl$.

Найдем, какое количество $HCl$ теоретически необходимо для реакции с 0,007808 моль $Na₂SiO₃$:

$n_{теор}(HCl) = 2 \cdot n(Na₂SiO₃) = 2 \cdot 0,007808 \text{ моль} = 0,015616 \text{ моль}$

Сравним теоретически необходимое количество $HCl$ с фактически имеющимся:

$0,015616 \text{ моль} < 0,06538 \text{ моль}$

Так как соляная кислота находится в избытке ($n_{факт}(HCl) > n_{теор}(HCl)$), силикат натрия прореагирует полностью. Дальнейший расчет массы осадка ведется по лимитирующему реагенту — $Na₂SiO₃$.

6. Рассчитаем количество вещества и массу образовавшегося осадка — кремниевой кислоты ($H₂SiO₃$).

По уравнению реакции, из 1 моль $Na₂SiO₃$ образуется 1 моль $H₂SiO₃$. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(H₂SiO₃) = n(Na₂SiO₃) \approx 0,007808 \text{ моль}$

Теперь найдем массу осадка:

$m(H₂SiO₃) = n(H₂SiO₃) \cdot M(H₂SiO₃) = 0,007808 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} \approx 0,609 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 0,609 г.