Для решения задачи будем использовать уравнение реакции между кремнием (Si) и натриевым гидроксидом (NaOH). Реакция протекает с образованием силикатов и водорода. Итак, опишем процесс пошагово.
Шаг 1: Найдем количество вещества NaOH
Сначала определим количество вещества гидроксида натрия, используя его массу и молярную массу.
Молярная масса NaOH:
- Натрий (Na) = 23 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль
- Водород (H) = 1 г/моль
- Молярная масса NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль
Количество NaOH в 240 г:
[
n = \frac{m}{M} = \frac{240 , \text{г}}{40 , \text{г/моль}} = 6 , \text{моль}
]
Шаг 2: Напишем уравнение реакции
Находясь в водном растворе, кремний реагирует с гидроксидом натрия. Уравнение примерно выглядит так:
[
\text{Si} + 4 \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_4\text{SiO}_4 + 2 \text{H}_2
]
Это означает, что на 1 моль кремния требуется 4 моль NaOH, и в результате реакции выделяется 2 моля водорода (H₂).
Шаг 3: Определим количество выделенного водорода
- Поскольку у нас имеется 6 моль NaOH, мы можем рассчитать, сколько моль водорода можно получить:
- Каждые 4 моль NaOH дают 2 моля водорода, значит, 6 моль NaOH даст:
[
n_{H_2} = \frac{6 , \text{моль NaOH}}{4} \times 2 = 3 , \text{моль H}_2
]
Шаг 4: Рассчитаем объем водорода при стандартных условиях
При стандартных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 литра:
[
V_{H_2} = n_{H_2} \times 22,4 , \text{л/моль} = 3 , \text{моль} \times 22,4 , \text{л/моль} = 67,2 , \text{л}
]
Шаг 5: Учитываем выход водорода
Так как выход водорода составляет 80%, объём газов, который мы получим, будет:
[
V_{\text{реальный}} = 67,2 , \text{л} \times 0,8 = 53,76 , \text{л}
]
Ответ
Таким образом, объем водорода, выделяющегося в результате реакции, составит примерно 53,76 литра.
