Question

Смесь кремния и cеры массой 21 г обработали избытком концентрированного раствора гидроксида калия. В результате реакции выделился водород в количестве, достаточном для восстановления 32 г Fe2O3 до алюминия. Определите массовую долю кремния в смеси.

Answer 1

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо узнать массовую долю кремния в смеси. Для начала решим задачу по восстановлению Fe2O3 до алюминия с помощью водорода, чтобы узнать количество водорода, необходимое для этой реакции.

1. Расчет количества водорода:
Масса Fe2O3 = 32 г
Молярная масса Fe2O3 = 159,7 г/моль
Масса алюминия (Al) в Fe2O3 = 2 * 26,98 г/моль = 53,96 г/моль

Используем соотношение:
1 моль Fe2O3 + 3 моль H2 -> 2 моль Al + 3 моль H2O

Таким образом, масса водорода, необходимая для восстановления 32 г Fe2O3 до алюминия, будет равна:
Масса H2 = (32 г Fe2O3 * 3 моль H2) / (159,7 г/моль Fe2O3) = 0,599 г

2. Далее, чтобы узнать массовую долю кремния, мы должны знать, сколько массы смеси кремния и серы было использовано для образования этого количества водорода.

Пусть массовая доля кремния в смеси равна x, тогда массовая доля серы будет равна (1 - x). Нам также дано, что общая масса смеси кремния и серы составляет 21 г.

Масса кремния = x * 21 г
Масса серы = (1 - x) * 21 г

3. Теперь мы можем записать уравнение реакции восстановления гидроксидом калия:

4KOH + Si + H2O -> K2SiO3 + 2K2O + 2H2

Согласно уравнению, 1 моль кремния соединяется с 4 молями гидроксида калия, чтобы образовать кремнекислый калий.

Таким образом, масса Si должна быть равна массе водорода, необходимого для восстановления Fe2O3 до алюминия:
Масса Si = 0,599 г

4. Используя полученные значения и учитывая, что масса кремния равна x * 21 г, мы можем записать уравнение:

0,599 г = x * 21 г

Решая это уравнение относительно x, получаем:

x = 0,599 г / 21 г = 0,0285

Таким образом, массовая доля кремния в смеси составляет 0,0285 или 2,85%.