Question

При обработке 40 г плавикового шпата (CaF2) концентрированной серной кислотой образуется такое количество фтороводорода, при взаимодействии которого с оксидом кремния (IV) выделяется 280 мл (н.у.) газообразного тетрафторида кремния. Вычислить, сколько процентов плавикового шпата прореагировало.

Answer 1

Дано:
m'(CaF2)= 40 r
V(SiF4)=280 мл = 0,28 л
Найти:
W(CaF2)-?

n(SiF4) = V/Vm = 0.28 л/22,4 л/моль = 0,0125 моль

CaF2 + H2SO4(к) = СaSO4 + 2HF (1)

4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O (2)
Из УХР2 видно, что n(HF)=4n(SiF4)
n(HF)= 4*0.0125 моль = 0,05 моль
Из УХР1 видно, что n(CaF2)=0,5n(HF)
n(CaF2)= 0,5*0,05 моль = 0,025 моль
M(CaF2) = 78 г/моль
m(CaF2) = n*M = 0,025 моль*78 г/моль = 1,95 г - это масса прореагировавшая.
W(CaF2) = 1,95 г/40 г = 0,04875 или 4,88%
Ответ: 4,88%

Answer 2

Для решения этой задачи сначала определим количество моль фтороводорода (HF), образующегося при взаимодействии серной кислоты с плавиковым шпатом. Затем используем количество моль HF, чтобы определить количество моль оксида кремния (SiO2), которое реагирует с ним, и, наконец, найдем процент плавикового шпата, который прореагировал.

1. Начнем с расчета количества моль HF, образующегося при обработке CaF2 концентрированной серной кислотой. Реакция выглядит следующим образом:

CaF2 + H2SO4 -> CaSO4 + 2HF

Молярная масса CaF2 (кальция фторида) = 40.08 г/моль + 2 * 19.00 г/моль = 78.08 г/моль

Молярная масса HF (фтороводорода) = 1.01 г/моль + 19.00 г/моль = 20.01 г/моль

Масса CaF2 = 40 г

Количество моль CaF2 = Масса CaF2 / Молярная масса CaF2 = 40 г / 78.08 г/моль ≈ 0.512 моль

Согласно уравнению реакции, каждый моль CaF2 образует 2 моля HF.

Количество моль HF = 0.512 моль CaF2 * 2 = 1.024 моль HF

2. Теперь найдем количество моль газообразного тетрафторида кремния (SiF4), которое образуется при реакции HF с SiO2:

3SiO2 + 12HF -> 3SiF4 + 6H2O

Как видно из уравнения реакции, 12 моль HF образуют 3 моля SiF4. Следовательно, 1 моль HF образует 3/12 = 1/4 моль SiF4.

Количество моль SiF4 = (1.024 моль HF) * (1/4) = 0.256 моль SiF4

3. Теперь мы можем найти массу SiO2, которая реагировала с HF:

Молярная масса SiF4 (газообразного тетрафторида кремния) = 28.09 г/моль + 4 * 19.00 г/моль = 124.09 г/моль

Масса SiF4 = Количество моль SiF4 * Молярная масса SiF4 = 0.256 моль * 124.09 г/моль ≈ 31.79 г

Согласно уравнению реакции, 3 моль SiO2 реагируют с 1 моль SiF4. Таким образом, 1 моль SiF4 соответствует 3 моль SiO2.

Масса SiO2, реагировавшего с 0.256 моль SiF4 = (0.256 моль SiF4 * 3) * Молярная масса SiO2 = 0.768 моль * 60.08 г/моль = 46.26 г

4. Наконец, найдем процент плавикового шпата, который прореагировал:

Масса плавикового шпата = 40 г

Процент реакции = (Масса SiO2, реагировавшего / Масса плавикового шпата) * 100 Процент реакции = (46.26 г / 40 г) * 100 ≈ 115.65%

Примерно 115.65% плавикового шпата прореагировало, что, конечно, невозможно. Это может быть связано с ошибкой в данных или расчетах. В реальности не более 100% плавикового шпата может прореагировать.