Для решения задачи нужно сначала установить, какие реакции происходят между серной кислотой (H₂SO₄) и силикатом натрия (Na₂SiO₃), а затем рассчитать массу выпавшего осадка кремниевой кислоты (H₂SiO₃) с учетом выхода.
Шаг 1: Написание уравнения реакции
Серная кислота реагирует с силикаты, что приводит к образованию кремниевой кислоты и натрий-сульфата. Запишем уравнение реакции:
[
Na_2SiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + Na_2SO_4
]
Шаг 2: Расчёт молярной массы реагентов
Молярная масса H₂SO₄:
- H = 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- S = 32 г/моль
- O = 16 г/моль × 4 = 64 г/моль
- Общая ММ = 2 + 32 + 64 = 98 г/моль
Молярная масса Na₂SiO₃:
- Na = 23 г/моль × 2 = 46 г/моль
- Si = 28 г/моль
- O = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
- Общая ММ = 46 + 28 + 48 = 122 г/моль
Молярная масса H₂SiO₃:
- H = 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- Si = 28 г/моль
- O = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
- Общая ММ = 2 + 28 + 48 = 78 г/моль
Шаг 3: Найти количество моль H₂SO₄
Теперь воспользуемся формулой для вычисления количества моль:
[
n = \frac{m}{M}
]
где ( n ) — это количество молей, ( m ) — масса, ( M ) — молярная масса.
Подставляем значения:
[
n(H_2SO_4) = \frac{9,8 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,1 \text{ моль}
]
Шаг 4: Определение теоретически возможного выхода H₂SiO₃
Согласно уравнению реакции, 1 моль H₂SO₄ реагирует с 1 моль Na₂SiO₃ и образует 1 моль H₂SiO₃. Поэтому количество моль H₂SiO₃ будет равно количеству молей H₂SO₄:
[
n(H_2SiO_3) = 0,1 \text{ моль}
]
Теперь найдем теоретически возможную массу H₂SiO₃:
[
m(H_2SiO_3) = n \cdot M = 0,1 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} = 7,8 \text{ г}
]
Шаг 5: Учет выхода осадка
Выход составляет 95%, поэтому фактическая масса выпавшего осадка составит:
[
m_{\text{фактическая}} = m_{\text{теоретическая}} \cdot \frac{95}{100}
]
[
m_{\text{фактическая}} = 7,8 \text{ г} \cdot 0,95 = 7,41 \text{ г}
]
Ответ
Масса выпавшего осадка — 7,41 г.
