Question

Смесь кремния и алюминия определённой массы обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 0,448 л (н.у.) газа. Если эту же смесь обработать избытком раствора гидроксида калия, то выделится 0,672 л (н.у.) газа. Рассчитайте массовую долю кремния в исходной смеси. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить количество вещества каждого металла через объёмы выделившегося водорода в двух условиях, затем найти массовую долю кремния.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^}$$

$$\ce{2Al + 2KOH + 6H2O -> 2K[Al(OH)4] + 3H2 ^}$$

$$\ce{Si + 2KOH + H2O -> K2SiO3 + 2H2 ^}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество водорода, выделившегося при обработке соляной кислотой:

$$
u(\ce{H2}) = \frac{V}{V_m} = \frac{0{,}448}{22{,}4} = 0{,}02 	ext{ моль}$$

2) Из первого уравнения найдём количество алюминия:

$$
u(\ce{Al}) = \frac{2 \cdot 
u(\ce{H2})}{3} = \frac{2 \cdot 0{,}02}{3} = 0{,}0133 	ext{ моль}$$

3) Масса алюминия в смеси:

$$m(\ce{Al}) = 
u(\ce{Al}) \cdot M(\ce{Al}) = 0{,}0133 \cdot 27 = 0{,}36 	ext{ г}$$

4) Количество водорода при обработке гидроксидом калия:

$$
u(\ce{H2}) = \frac{0{,}672}{22{,}4} = 0{,}03 	ext{ моль}$$

5) Поскольку масса смеси одинакова в обоих случаях, количество алюминия остаётся прежним. Водород из второго уравнения:

$$
u_2(\ce{H2}) = \frac{3 \cdot 
u(\ce{Al})}{2} = \frac{3 \cdot 0{,}0133}{2} = 0{,}02 	ext{ моль}$$

6) Водород, выделившийся из кремния (третье уравнение):

$$
u_3(\ce{H2}) = 0{,}03 - 0{,}02 = 0{,}01 	ext{ моль}$$

7) Количество кремния:

$$
u(\ce{Si}) = \frac{
u_3(\ce{H2})}{2} = \frac{0{,}01}{2} = 0{,}005 	ext{ моль}$$

8) Масса кремния:

$$m(\ce{Si}) = 0{,}005 \cdot 28 = 0{,}14 	ext{ г}$$

9) Общая масса смеси:

$$m_{	ext{смеси}} = 0{,}36 + 0{,}14 = 0{,}5 	ext{ г}$$

10) Массовая доля кремния:

$$\omega(\ce{Si}) = \frac{0{,}14}{0{,}5} = 0{,}28 = 28\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии