Question

Восстановлением 24 г оксида кремния (IV) избытком углерода (выход — 62,5%) был получен кремний, который растворили в избытке раствора гидроксида калия и получили водород с выходом 96%. Какую массу алюминия нужно растворить в соляной кислоте для получения такого же количества водорода, если выход в данной реакции составляет 80% ?

Answer 1

дано:
- Масса оксида кремния (SiO2) = 24 г
- Выход кремния (Si) = 62,5%
- Выход водорода (H2) = 96%
- Выход водорода из алюминия = 80%

найти:
- Массу алюминия (Al), необходимую для получения такого же количества водорода

решение:

1. Найдем молекулярную массу SiO2:
   SiO2: 28,0855 + (2 × 16) = 60,0855 г/моль

2. Найдем количество молей SiO2:
   Количество молей SiO2 = 24 г / 60,0855 г/моль = 0,399 моль

3. Найдем теоретическую массу кремния (Si), которую можно получить из SiO2:
   Реакция: SiO2 + 2 C → Si + 2 CO
   1 моль SiO2 дает 1 моль Si

   Молекулярная масса Si = 28,0855 г/моль
   Теоретическая масса Si = 0,399 моль × 28,0855 г/моль = 11,2 г

4. Определим фактическую массу кремния:
   Выход кремния = 62,5%
   Фактическая масса Si = 11,2 г × 0,625 = 7,0 г

5. Найдем количество молей водорода, полученного из кремния:
   Реакция: Si + 2 KOH + 2 H2O → K2SiO3 + 2 H2
   1 моль Si дает 2 моль H2

   Количество молей Si = 7,0 г / 28,0855 г/моль = 0,249 моль
   Количество молей H2 = 0,249 моль × 2 = 0,498 моль

   Масса водорода = 0,498 моль × 2,016 г/моль = 1,002 г

6. Найдем массу алюминия, необходимую для получения такого же количества водорода:
   Реакция: 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
   2 моль Al дают 3 моль H2

   Количество молей H2 = 0,498 моль
   Количество молей Al = 0,498 моль × (2 / 3) = 0,332 моль

   Молекулярная масса Al = 26,98 г/моль
   Теоретическая масса Al = 0,332 моль × 26,98 г/моль = 8,96 г

   Выход водорода из алюминия = 80%
   Фактическая масса Al = 8,96 г / 0,80 = 11,2 г

ответ:
- Для получения такого же количества водорода необходимо растворить 11,2 г алюминия.