При взаимодействии 9,8 г серной кислоты с силикатом натрия Na2SiO3 выпал студенистый осадок кремниевой кислоты Н2SiO3. Определите массу выпавшего осадка, если его выход составляет…
При взаимодействии 9,8 г серной кислоты с силикатом натрия Na2SiO3 выпал студенистый осадок кремниевой кислоты Н2SiO3. Определите массу выпавшего осадка, если его выход составляет 95 % от теоретически возможного.
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.
Обсуждение
2 сообщенияне понятно написано
Давайте разберем решение задачи шаг за шагом и более понятно.
1. Реакция между серной кислотой и силиката натрия
Реакция, которая происходит между серной кислотой (H₂SO₄) и силикатом натрия (Na₂SiO₃), заключается в образовании кремниевой кислоты (H₂SiO₃) и натрий-сульфата (Na₂SO₄):
\[ \text{Na}_2\text{SiO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{H}_2\text{SiO}_3 \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 \]
2. Молярные массы веществ
Найдём молярные массы реагентов и продукта реакции:
Серная кислота (H₂SO₄):
- H: 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- S: 32 г/моль
- O: 16 г/моль × 4 = 64 г/моль
- Общая ММ H₂SO₄ = 2 + 32 + 64 = 98 г/моль
Силикат натрия (Na₂SiO₃):
- Na: 23 г/моль × 2 = 46 г/моль
- Si: 28 г/моль
- O: 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
- Общая ММ Na₂SiO₃ = 46 + 28 + 48 = 122 г/моль
Кремниевая кислота (H₂SiO₃):
- H: 1 г/моль × 2 = 2 г/моль
- Si: 28 г/моль
- O: 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
- Общая ММ H₂SiO₃ = 2 + 28 + 48 = 78 г/моль
3. Определение количества моль H₂SO₄
Теперь найдем количество молей H₂SO₄, используя массу (9,8 г) и молярную массу (98 г/моль):
\[ n(H_2SO_4) = \frac{m}{M} = \frac{9,8 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0,1 \, \text{моль} \]
4. Определение теоретически возможной массы H₂SiO₃
Из уравнения реакции видно, что 1 моль H₂SO₄ дает 1 моль H₂SiO₃. Следовательно, количество образованной кремниевой кислоты также составит 0,1 моль.
Теперь находим массу H₂SiO₃:
\[ m(H_2SiO_3) = n \cdot M = 0,1 \, \text{моль} \cdot 78 \, \text{г/моль} = 7,8 \, \text{г} \]
5. Учет выхода осадка
Выход H₂SiO₃ составляет 95% от теоретически возможного. Таким образом, фактическая масса выпавшего осадка будет:
\[ m_{\text{фактическая}} = m_{\text{теоретическая}} \cdot 0,95 \]
\[ m_{\text{фактическая}} = 7,8 \, \text{г} \cdot 0,95 = 7,41 \, \text{г} \]
Ответ
Масса выпавшего осадка кремниевой кислоты (H₂SiO₃) составляет 7,41 г.
