Question

Имеется смесь кремния, алюминия и карбоната кальция. определите её количественный состав, если известно, что при обработке этой смеси раствором щёлочи выделяется 17,92 литра газа, а при обработке такой же навески раствором соляной кислоты также выделяется17,92 литра газа, пропускание которого через раствор гидроксида кальция приводит к образованию 16,2г. гидрокарбоната кальция.

Answer 1

Со щелочью будут реагировать кремний и алюминий:

1) Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2

2) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 (реакция пойдет именно так, потому что добавляем раствор щелочи, а не сплавляем с чистой щелочью).

С соляной кислотой будут реагировать алюминий и карбонат кальция:

3) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

4) CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

В случае обработки кислотой имеем газовую смесь. Однако дальнейшее пропускание ее через раствор гидроксида кальция позволяет узнать, сколько в ней углекислого газа:

Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2

n(Ca(HCO3)2) = m(Ca(HCO3)2)/M(Ca(HCO3)2) = 16,2/162 = 0,1 моль.

n(CO2) = 2*n(Ca(HCO3)2) = 2*0,1 = 0,2 моль.

Переходим к уравнению 4).

n(CO2) = 0,2 моль. n(CaCO3) = n(CO2) = 0,2 моль.

V(CO2) = n(CO2)*Vm = 0,2*22,4 = 4,48 л. Тогда водорода при обработке смеси соляной кислотой выделяется: 17,92 - 4,48 = 13,44 л.

По уравнению 3):

n(H2) = V(H2)/Vm = 13,44/22,4 = 0,6 моль.

n(Al) = (n(H2)/3)*2 = (0,6/3)*2 = 0,4 моль.

Переходим к уравнению 2):

n2(H2) = (n(Al)/2)*3 = (0,4/2)*3 = 0,6 моль. V2(H2) = 13,44 л.

Всего при обработке смеси раствором щелочи выделилось 17,92 л водорода. Сколько выделилось при реакции с алюминием, выяснили. Значит при реакции с кремнием:

V1(H2) = 17,92 - 13,44 = 4,48 л

n1(H2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

По уравнению 1):

n(Si) = n(H2)/2 = 0,2/2 = 0,1 моль.

n(Si) = 0,1 моль. => m(Si) = M(Si)*n(Si) = 28*0,1 = 2,8 г.

n(Al)  = 0,4 моль. => m(Al) = M(Al)*n(Al) = 27*0,4 = 10,8 г.

n(CaCO3) = 0,2 моль. => m(CaCO3) = M(CaCO3)*n(CaCO3) = 100*0,2 = 20 г.