При растворении 11,2 г кремния в растворе, содержащем 8 г гидроксида натрия, масса образовавшейся соли равна:
А) 12,6 г
В) 12,2 г
С) 24,4 г
D) 18,3 г
Е) 22,4 г
При решении задачи нам нужно определить, какой из реагентов становится лимитирующим, и рассчитать массу соли (содержащейся натрия с формулой Na₂SiO₃), которая сможет образоваться.
Из условия имеем:
• 11,2 г кремния (Si). Атомная масса Si ≈ 28 г/моль, поэтому число молей кремния = 11,2 г / 28 г/моль = 0,4 моль.
• 8 г гидроксида натрия (NaOH). Молярная масса NaOH = 40 г/моль, значит число молей NaOH = 8 г / 40 г/моль = 0,2 моль.
Реакция выглядит так:
Si + 2 NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2 H₂
Согласно стехиометрии реакции, для 1 моль кремния необходимо 2 моль NaOH. Таким образом, имея 0,2 моль NaOH, можно реакционно использовать только 0,2 / 2 = 0,1 моль кремния. Это и делает NaOH ограничивающим реагентом, и максимальное количество продукта ограничено им.
Молярная масса соли Na₂SiO₃:
2 × 23 (Na) + 28 (Si) + 3 × 16 (O) = 46 + 28 + 48 = 122 г/моль.
Таким образом, масса образовавшейся соли:
0,1 моль × 122 г/моль = 12,2 г.
Разберём варианты:
А) 12,6 г – немного выше требуемых расчётов.
В) 12,2 г – соответствует нашим вычислениям.
С) 24,4 г – почти в 2 раза больше и не соответствует стехиометрии.
D) 18,3 г – также не согласуется с полученным значением.
Е) 22,4 г – значительно больше, чем рассчитанное значение.
Правильный ответ – вариант В (12,2 г).