Question

При растворении смеси Mg2Si и Mg в растворе HCl образуется газовая смесь объемом 6,72 л (н.у) с плотносью 11 по водороду. Найдите массу соли, образовавшейся в этом процессе

Answer 1

Ответ:

Для решения задачи необходимо использовать уравнение реакции растворения смеси Mg2Si и Mg в растворе HCl:

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4↑

Из уравнения видно, что при растворении смеси образуется газ SiH4. Для определения массы соли, образовавшейся в процессе реакции, необходимо найти количество молей SiH4 в газовой смеси.

Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

где P – давление газа, V – его объем, n – количество молей газа, R – универсальная газовая постоянная, T – температура газа.

Переведем плотность газовой смеси в массу SiH4:

ρ(SiH4) = 11 г/л

m(SiH4) = Vρ = 6,72 л × 11 г/л = 73,92 г

Теперь найдем количество молей SiH4:

n(SiH4) = m(SiH4) / M(SiH4)

где M(SiH4) – молярная масса SiH4.

M(SiH4) = 1 + 4 × 1 = 5 г/моль (так как молярная масса Si равна 28 г/моль, а в молекуле SiH4 содержится 1 атом Si и 4 атома H)

n(SiH4) = 73,92 г / 5 г/моль = 14,78 моль

Из уравнения реакции видно, что на каждый моль SiH4 образуется 1 моль Mg2Si. Следовательно, количество молей Mg2Si равно количеству молей SiH4:

n(Mg2Si) = n(SiH4) = 14,78 моль

Найдем массу Mg2Si:

m(Mg2Si) = n(Mg2Si) × M(Mg2Si)

где M(Mg2Si) – молярная масса Mg2Si.

M(Mg2Si) = 24 + 2 × 28 = 80 г/моль (так как молярная масса Mg равна 24 г/моль, а в молекуле Mg2Si содержится 2 атома Mg и 1 атом Si)

m(Mg2Si) = 14,78 моль × 80 г/моль = 1182,4 г

Ответ: масса соли, образовавшейся при растворении смеси Mg2Si и Mg в растворе HCl, равна 1182,4 г.

Answer 2

Сначала нужно определить состав газовой смеси.

Заметим, что в результате реакции между Mg2Si и HCl выделяется SiH4, который реагирует с водой по следующему уравнению:

SiH4 + 2H2O → SiO2 + 4H2

Таким образом, газовая смесь будет состоять из водорода и метана.

Найдем количество вещества метана:

V = n * Vm, где Vm для метана равен 22,4 л/моль при н.у.

n(CH4) = V(CH4)/Vm(CH4) = 6,72/22,4 = 0,3 моль

Найдем количество вещества водорода:

n(H2) = 4 * n(CH4) = 1,2 моль

Теперь по закону Дальтона найдем массу метана:

P(CH4) = n(CH4) * M(CH4) * g/ V(CH4), где g - ускорение свободного падения, а P(CH4) - давление метана в смеси.

P(H2) = n(H2) * M(H2) * g/ V(H2), где P(H2) - давление водорода в смеси.

Т.к. газовая смесь имеет плотность 11 по водороду, то ее средняя молярная масса равна:

M = (M(CH4) * n(CH4) + M(H2) * n(H2))/V = (16 * 0,3 + 2 * 1,2)/6,72 = 3,09 г/моль

P(CH4) = (11/3,09) * n(CH4) * g = 15,9 кПа

P(H2) = (11/3,09) * n(H2) * g = 47,8 кПа

M(CH4) = 16 г/моль, M(H2) = 2 г/моль

Теперь можно найти массу метана:

m(CH4) = n(CH4) * M(CH4) = 0,3 * 16 = 4,8 г

Т.к. Mg2Si и Mg реагируют с HCl с образованием метана по следующим уравнениям:

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

то масса образовавшейся соли MgCl2 равна массе магния в реакции с HCl:

m(MgCl2) = m(Mg) = n(Mg) * M(Mg), где n(Mg) = n(H2) / 2 = 0,6 моль.

M(Mg) = 24,3 г/моль

m(MgCl2) = 0,6 * 24,3 = 14,58 г

Ответ: масса соли, образовавшейся в реакции, равна 14,58 г.