Дано:
- Масса магния (Mg) = 28,8 г
- Масса оксида кремния (SiO2) = 24 г
- Объем 40%-ного раствора гидроксида натрия (NaOH) = 57 мл
- Плотность раствора NaOH = 1404 кг/м³
Найти: состав раствора в массовых долях.
Решение:
1. Переведем объем раствора NaOH в массу:
Масса раствора NaOH = объем * плотность
= 0,057 м³ * 1404 кг/м³
= 79,98 г (или примерно 80 г)
2. Рассчитаем количество вещества реагентов:
- Для Mg:
m(Mg) = 28,8 г
M(Mg) = 24,31 г/моль
n(Mg) = m/M = 28,8 / 24,31 ≈ 1,18 моль
- Для SiO2:
m(SiO2) = 24 г
M(SiO2) = 60,08 г/моль
n(SiO2) = m/M = 24 / 60,08 ≈ 0,40 моль
3. Определим, какое вещество будет лимитирующим:
Реакция между Mg и SiO2 происходит по уравнению:
2Mg + SiO2 → Mg2SiO3.
Для реакции нужно 2 моль Mg на 1 моль SiO2.
Рассчитаем требуемое количество Mg для 0,40 моль SiO2:
n(Mg) = 2 * n(SiO2) = 2 * 0,40 = 0,80 моль.
У нас есть 1,18 моль Mg, следовательно, SiO2 является лимитирующим реагентом.
4. Теперь определим количество полученного продукта (Na2SiO3):
Из 0,40 моль SiO2 получится 0,40 моль Na2SiO3 (по стехиометрии реакции).
5. Рассчитаем массу Na2SiO3:
M(Na2SiO3) = 2 * 22,99 (Na) + 28,09 (Si) + 3 * 16 (O) = 122,05 г.
m(Na2SiO3) = n * M = 0,40 * 122,05 = 48,82 г.
6. Найдем массу NaOH, которая участвовала в реакции:
На 1 моль Na2SiO3 требуется 2 моль NaOH:
n(NaOH) = 2 * n(Na2SiO3) = 2 * 0,40 = 0,80 моль.
M(NaOH) = 40 г/моль.
m(NaOH) = n * M = 0,80 * 40 = 32 г.
7. Рассчитаем остаток NaOH:
Масса начального раствора NaOH = 80 г.
Масса оставшегося NaOH = 80 г - 32 г = 48 г.
8. Общая масса конечного раствора:
Общая масса = масса Na2SiO3 + масса оставшегося NaOH + масса воды:
= 48,82 г + 48 г + масса воды.
Если предположить, что вся вода (растворитель) в исходном растворе равна 80 г, то общая масса раствора:
= 48,82 + 48 + 80 = 176,82 г.
9. Рассчитаем массовые доли веществ в конечном растворе:
co(Na2SiO3) = (m(Na2SiO3) / общая масса) * 100%
= (48,82 / 176,82) * 100% ≈ 27,59%.
co(NaOH) = (m(NaOH) / общая масса) * 100%
= (48 / 176,82) * 100% ≈ 27,14%.
Ответ: co(Na2SiO3) ≈ 27,59%; co(NaOH) ≈ 27,14%.