Question

При обработке разбавленной серной кислотой смеси алюминия и кремния выделилось 13,44 л газа. при обработке такой же смеси такой же массы избытком раствора гидроксида натрия выделилось 17,92 л газа. рассчитайте массовую долю кремния в исходной смеси!

Answer 1

1.     Кремний с серной кислотой не реагирует. Алюминий же в ней растворяется с выделением водорода:

2 Al    +     3 H2SO4   =   Al2(SO4)3 + 3 H2 ↑

2 моль                                                3 моль

х моль                                                 0,6 моль

Количество вещества водорода равно 13,44 л/ 22,4 л/моль = 0,6 моль.

Количество вещества алюминия по уравнению реакции равно:

х = 2*0,6/3 = 0,4 моль

2.     Кремний и алюминий растворяются в щелочах с выделением водорода

2Al + 2NaOH + 6H2O  =   2 K[Al(OH)4] + 3H2 ↑

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2 ↑

Количество вещества водорода равно 17,92 л/ 22,4 л/моль = 0,8 моль.

Из них 0,6 моль выделилось за счет реакции с алюминием (поскольку для второго опыта был взят образец той же смеси алюминия и кремния такой же массы). Значит, за счет реакции кремния с щелочью выделилось 0,2 моль водорода.

Si          +    2NaOH  +  H2O  =  Na2SiO3  +  H2 ↑

1 моль                                                           1 моль

у моль                                                           0,2 моль   

Количество вещества кремния согласно уравнению реакции также равно 0,2 моль.

Состав смеси: 0,2 моль Si, 0,4 моль Al

Для определения массовой перейдем от количества вещества к массе вещества

m(Si) = n(Si)*M(Si) = 0,2 моль * 28,1 г/моль = 5,62 г.

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

Масса образцов m = m(Si) + m(Al) = 5.62 + 10.8 = 16.42 г.

Массовая доля кремния w(Si) = m(Si) / m = 5.62 г / 16.42 г = 0,342 = 34,2%