Question

Какая масса кремния должна образоваться при восстановлении углем 60 г оксида кремния 4, содержащегося 5% примесей?

Answer 1

Ответ: масса кремния равна 26,6 грамм

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, нужно учитывать химические реакции, происходящие при восстановлении оксида кремния углем.

Дана реакция: \[ \text{SiO}_2 + 2C \rightarrow \text{Si} + 2\text{CO} \]

Из уравнения видно, что каждые \(2\) молекулы угля (\(2C\)) реагируют с одной молекулой оксида кремния (\(\text{SiO}_2\)), образуя один моль кремния (\(\text{Si}\)). Таким образом, соотношение между молью угля и молью кремния равно \(1:1/2\).

1. Найдем количество молей оксида кремния: \[ \text{Моль}(\text{SiO}_2) = \frac{\text{Масса}(\text{SiO}_2)}{\text{Молярная масса}(\text{SiO}_2)} \]

Молярная масса оксида кремния (\(\text{SiO}_2\)) равна сумме масс атомов кремния и двух атомов кислорода: \[ \text{Молярная масса}(\text{SiO}_2) = \text{Масса}(\text{Si}) + 2 \times \text{Масса}(\text{O}) \]

Массы атомов кремния и кислорода можно найти в периодической системе элементов. Предположим, что масса атома кремния примерно равна \(28\) г/моль, а масса атома кислорода примерно равна \(16\) г/моль.

\[ \text{Молярная масса}(\text{SiO}_2) = 28 + 2 \times 16 \, \text{г/моль} \]

Теперь, используя данную массу оксида кремния (\(60\) г), найдем количество молей: \[ \text{Моль}(\text{SiO}_2) = \frac{60}{28 + 2 \times 16} \, \text{моль} \]

2. Теперь найдем количество молей угля (\(C\)), участвующих в реакции. Исходя из уравнения реакции, моль угля вдвое меньше моли оксида кремния, поэтому: \[ \text{Моль}(C) = \frac{1}{2} \times \text{Моль}(\text{SiO}_2) \]

3. Теперь переведем количество молей угля в массу, учитывая, что уголь состоит преимущественно из углерода (масса атома углерода примерно равна \(12\) г/моль): \[ \text{Масса}(C) = \text{Моль}(C) \times \text{Масса атома углерода} \]

4. Наконец, учтем, что в оригинальном оксиде кремния \(5\%\) составляют примеси, а не кремний. Таким образом, масса кремния (\(\text{Si}\)), образующегося при реакции, будет \(95\%\) от общей массы кремния и оксида кремния: \[ \text{Масса}(\text{Si}) = 0.95 \times \text{Масса}(\text{SiO}_2) \]

Теперь, имея массу кремния, вы можете рассчитать ответ. Убедитесь, что все единицы измерения согласованы, например, в граммах/молях.