В смеси оксида кремния(IV) и карбоната кальция на двадцать девять атомов кислорода приходится семь атомов кальция. Эту смесь массой 94 г прокалили до постоянной массы. Получившийся при этом газ пропустили через 100 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю соли в полученном растворе.(через одну неизвестную)
Шаг 1: Найдем число моль кислорода O2 в смеси оксида кремния(IV) и карбоната кальция.
У нас есть информация, что на 29 атомов кислорода приходится 7 атомов кальция. Таким образом, потребуется теоретически 29/7 = 4,14 атомов кальция для каждого атома кислорода.
Однако имя соединения "оксид кремния(IV)" говорит нам, что соотношение кремний:кислород равно 1:2. Из этого следует, что число моль кремния в смеси будет также равно 29/7 = 4,14 атома.
Таким образом, общее число моль O2 в смеси будет равно 4,14 + 4,14 = 8,28.
Шаг 2: Определим молекулярную массу оксида кремния(IV) SiO2 и карбоната кальция CaCO3.
Молекулярная масса оксида кремния(IV) SiO2 = 28,08 г/моль + 16,00 г/моль x 2 = 60,08 г/моль.
Молекулярная масса карбоната кальция CaCO3 = 40,08 г/моль + 12,01 г/моль + 16,00 г/моль x 3 = 100,08 г/моль.
Шаг 3: Рассчитаем массу оксида кремния(IV) SiO2 и карбоната кальция CaCO3 в исходной смеси.
Предположим, что масса оксида кремния(IV) равна x г, а масса карбоната кальция равна 94 - x г.
Масса оксида кремния(IV) SiO2 = x г x (1 моль / 60,08 г) = x/60,08 моль.
Масса карбоната кальция CaCO3 = (94 - x) г x (1 моль / 100,08 г) = (94 - x)/100,08 моль.
Шаг 4: Рассчитаем число моль оксида кремния(IV) SiO2 и карбоната кальция CaCO3 в исходной смеси.
Число моль оксида кремния(IV) SiO2 = x/60,08 моль.
Число моль карбоната кальция CaCO3 = (94 - x)/100,08 моль.
Шаг 5: Рассчитаем число моль кислорода O2 в исходной смеси.
Число моль кислорода O2 = 8,28 моль.
Шаг 6: Составим уравнение реакции растворения оксида в гидроксид натрия.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Шаг 7: Найдем массу гидроксида натрия NaOH, используя его массовую долю в растворе.
Массовая доля гидроксида натрия NaOH = 10% = 10/100 = 0,1.
Масса гидроксида натрия NaOH = 0,1 x 100 г = 10 г.
Шаг 8: Рассчитаем число моль гидроксида натрия NaOH.
Число моль гидроксида натрия NaOH = 10 г x (1 моль / 40,00 г) = 0,25 моль.
Шаг 9: Составим мольную пропорцию на основе уравнения реакции.
1 моль SiO2 = 2 моль NaOH.
Шаг 10: Рассчитаем число моль оксида кремния(IV) SiO2, растворенного в гидроксиде натрия NaOH.
Число моль оксида кремния(IV) SiO2 = (0,25 моль x 1 моль SiO2) / 2 моль NaOH = 0,125 моль.
Шаг 11: Найдем массу оксида кремния(IV) SiO2, растворенного в гидроксиде натрия NaOH.
Масса оксида кремния(IV) SiO2 = 0,125 моль x 60,08 г/моль = 7,51 г.
Шаг 12: Рассчитаем массу гидроксида натрия NaOH, не реагировавшего с оксидом кремния(IV) SiO2.
Масса гидроксида натрия NaOH (не реагировавшего) = 10 г - 7,51 г = 2,49 г.
Шаг 13: Найдем число моль гидроксида натрия NaOH, не реагировавшего с оксидом кремния(IV) SiO2.
Число моль гидроксида натрия NaOH (не реагировавшего) = 2,49 г x (1 моль / 40,00 г) = 0,0622 моль.
Шаг 14: Найдем массу гидроксида натрия NaOH, растворенного в 100 г раствора.
Масса гидроксида натрия NaOH, растворенного в 100 г раствора = 0,0622 моль x (40,00 г/моль) = 2,49 г.
Шаг 15: Рассчитаем массовую долю гидроксида натрия NaOH в растворе.
Массовая доля гидроксида натрия NaOH в растворе = (2,49 г / 100 г) x 100% = 2,49%.
Таким образом, массовая доля соли (гидроксида натрия) в полученном растворе составляет 2,49%.