дано:
массовая доля кремния в твёрдом остатке = 38,16%
найти:
формулу полученного твёрдого остатка.
решение:
1. Обозначим массу твёрдого остатка как m. Тогда масса кремния (Si) в этом остатке будет равна:
масса Si = 0,3816 * m.
2. Остаток, образующийся при реакции силиката калия (K2SiO3) и серной кислоты (H2SO4), обычно представляет собой соль кремния и калия. Возможным продуктом является сульфат калия (K2SO4) и диоксид кремния (SiO2).
3. Запишем уравнение для расчета массы других компонентов остатков. В общем случае можно записать:
молярная масса Si = 28 г/моль,
молярная масса K = 39 г/моль,
молярная масса O = 16 г/моль.
4. Рассмотрим возможную формулу остатка:
K2SiO3 + H2SO4 → K2SO4 + SiO2 + H2O.
Это уравнение показывает, что на один моль силиката калия получается один моль сульфата калия и один моль диоксида кремния.
5. Рассчитаем массовую долю кремния в силикате калия (K2SiO3):
молярная масса K2SiO3 = 2 * 39 + 28 + 3 * 16 = 78 + 28 + 48 = 154 г/моль.
массовая доля Si в K2SiO3 = 28 / 154 ≈ 0,1812 или 18,12%.
6. Однако в полученном осадке также содержится сульфат калия и диоксид кремния. Учтем полное содержание кремния в итоговом осадке, который состоит из SiO2.
массовая доля кремния в SiO2 = 28 / (28 + 32) = 28 / 60 ≈ 0,4667 или 46,67%.
7. Теперь составим уравнение для общего остатка:
масса Si = (молярная масса SiO2 * количество Si) / (общая масса остатка).
Обозначим x как количество SiO2 в остатке. Тогда:
(28 * x) / (x + (154 - y)) = 0,3816,
где y - это масса K2SO4.
8. Подставляя известные значения и решая уравнение, мы можем получить соотношения между компонентами в остатке.
9. С учетом того, что остальные компоненты (сульфат калия и вода) не влияют на массовую долю кремния, конечная формула твердых остатков будет принимать вид либо K2SiO3, либо смеси K2SO4 и SiO2.
10. Итоговая формула, которая может быть предположительно выведена из данной информации, будет:
K2SiO3 (силикат калия) с некоторым количеством SiO2, предполагая, что все кремний пришел именно от SiO2.
ответ:
формула полученного твёрдого остатка - K2SiO3·nSiO2, где n - количество моль диоксида кремния.