Question

Образец магния массой 19,2 г сплавили с 180 г оксида кремния(IV). Полученную смесь растворили в 10%-м растворе гидроксида натрия с плотностью 1,1 г/мл. Определите объем газа, выделившегося при этом, и объем израсходованного раствора щелочи.

Answer 1

Ответ:Для решения задачи нужно записать соответствующие реакции и использовать стехиометрические соотношения.

Реакция магния с оксидом кремния(IV):

Mg + SiO2 → MgSiO3

Пересчитаем массу оксида кремния(IV) в количество веществ:

n(SiO2) = m(SiO2) / M(SiO2) = 180 г / 60 г/моль = 3 моль

Так как реагенты реагируют в соотношении 1:1, то количество магния также равно 3 моль.

Реакция магния с гидроксидом натрия:

Mg + 2NaOH → Mg(OH)2 + H2↑

Так как магний реагирует с двумя молями гидроксида натрия, то количество гидроксида натрия, необходимое для реакции с 3 молями магния, равно 6 моль.

Рассчитаем массу гидроксида натрия, необходимую для реакции:

m(NaOH) = n(NaOH) × M(NaOH) = 6 моль × 40 г/моль = 240 г

Рассчитаем объем гидроксидной смеси, необходимый для растворения полученной смеси:

m = ρV, V = m/ρ

V(NaOH) = m(NaOH) / ρ(NaOH) = 240 г / 1,1 г/мл = 218,18 мл

Реакция выделения водорода:

Mg + 2NaOH → Mg(OH)2 + H2↑

Согласно уравнению реакции, на каждый моль магния выделяется один моль водорода. Так как количество магния, реагировавшего с гидроксидом натрия, равно 3 моль, то количество выделившегося водорода также равно 3 моль.

Рассчитаем объем выделившегося водорода при стандартных условиях:

V(H2) = n(H2) × Vm = 3 моль × 22,4 л/моль = 67,2 л

Таким образом, при реакции выделился газ объемом 67,2 л при стандартных условиях, а для растворения смеси потребовалось 218,18 мл 10%-го раствора гидроксида натрия.

Объяснение:

Answer 2

Давайте разберемся с этой задачей поэтапно.

1. Рассчитаем количество магния (Mg) в образце массой 19,2 г. Для этого воспользуемся периодической таблицей и узнаем молярную массу магния (Mg), которая составляет около 24,31 г/моль. Теперь мы можем рассчитать количество магния:

   Количество магния = Масса / Молярная масса Количество магния = 19,2 г / 24,31 г/моль ≈ 0,790 моль магния

2. Теперь определим, сколько кислорода (O) содержится в 180 г оксида кремния (SiO2). Молярная масса SiO2 равна примерно 60,08 г/моль. Оксид кремния (SiO2) состоит из одного атома кремния (Si) и двух атомов кислорода (O):

   Масса кислорода = (Масса оксида кремния * количество атомов кислорода в молекуле SiO2) / Молярная масса SiO2 Масса кислорода = (180 г * 2) / 60,08 г/моль ≈ 6 г

3. Теперь определим, сколько моль кислорода (O) содержится в этих 6 г:

   Количество моль кислорода = Масса / Молярная масса Количество моль кислорода = 6 г / 16 г/моль ≈ 0,375 моль кислорода

4. Рассчитаем количество газа, выделившегося при реакции магния и кислорода. Согласно уравнению реакции, 1 моль магния (Mg) реагирует с 1 молью кислорода (O2) и образует 1 моль оксида магния (MgO):

   Количество моль газа = Минимальное количество моль вещества (между магнием и кислородом) Количество моль газа = 0,375 моль (так как магний и кислород реагируют в соотношении 1:1)

5. Теперь мы знаем количество моль газа, который выделился. Остается рассчитать его объем с использованием уравнения состояния идеального газа:

   PV = nRT

   Где: P - давление (в данном случае, можно использовать атмосферное давление, примерно 1 атмосфера) V - объем газа (который мы хотим найти) n - количество моль газа (0,375 моль, как рассчитано ранее) R - универсальная газовая постоянная (примерно 0,0821 латм/(мольК)) T - температура в Кельвинах

   Давайте предположим, что температура окружающей среды составляет 298 K.

   Подставим значения и решим для V:

   V = (nRT) / P V = (0,375 моль * 0,0821 латм/(мольК) * 298 K) / 1 атмосфера V ≈ 8,78 л

Итак, объем газа, выделившегося при реакции магния и кислорода, составляет примерно 8,78 л.

6. Теперь определим объем израсходованного раствора гидроксида натрия (NaOH). Масса этого раствора равна 10% от массы газа, который выделился (так как растворили смесь в 10%-м растворе гидроксида натрия).

   Масса раствора гидроксида натрия = 10% от массы газа Масса раствора гидроксида натрия = 10% от 8,78 л (переведенные в граммы с использованием плотности раствора)

   Плотность раствора гидроксида натрия = 1,1 г/мл = 1100 г/л Масса раствора гидроксида натрия = (10/100) * (1100 г/л) * (8,78 л) ≈ 966,78 г

Итак, объем израсходованного раствора гидроксида натрия составляет примерно 966,78 г (или 966,78 мл).