Определите массу осадка, который выпадает при взаимодействии 200г 6,1-го раствора силиката натрия с...

Для решения задачи определим, какие химические процессы происходят, и используем основные химические законы и расчеты.

1. Определим химическую реакцию:

При взаимодействии раствора силиката натрия ((Na_2SiO_3)) с раствором хлорида цинка ((ZnCl_2)) происходит двойной обмен с образованием нерастворимого осадка силиката цинка ((Zn_2SiO_4)) и растворимого хлорида натрия ((NaCl)). Реакция выглядит так:

[ 2Na_2SiO_3 + ZnCl_2 \rightarrow Zn_2SiO_4 \downarrow + 4NaCl ]

1. Определим массовую долю вещества в растворе:

Дано:

• Масса раствора силиката натрия: (200 \, \text{г}),
• Массовая доля ((w)) силиката натрия: (6,1\% = 0,061).

Масса чистого силиката натрия ((Na_2SiO_3)) в растворе вычисляется по формуле:

[ m(\text{Na}_2\text{SiO}3) = w \cdot m{\text{раствора}} ]

[ m(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 0,061 \cdot 200 = 12,2 \, \text{г}. ]

1. Переводим массу силиката натрия в количество вещества:

Молярная масса (Na_2SiO_3) равна: [ M(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = 2 \cdot M(\text{Na}) + M(\text{Si}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 122 \, \text{г/моль}. ]

Количество вещества силиката натрия: [ n(\text{Na}_2\text{SiO}_3) = \frac{m(\text{Na}_2\text{SiO}_3)}{M(\text{Na}_2\text{SiO}_3)} = \frac{12,2}{122} = 0,1 \, \text{моль}. ]

1. Определим количество образующегося осадка:

Согласно уравнению реакции, из (2 \, \text{моль}) (Na_2SiO_3) образуется (1 \, \text{моль}) (Zn_2SiO_4). Следовательно, из (0,1 \, \text{моль}) (Na_2SiO_3) образуется:

[ n(\text{Zn}_2\text{SiO}_4) = \frac{0,1}{2} = 0,05 \, \text{моль}. ]

1. Вычислим массу осадка:

Молярная масса (Zn_2SiO_4): [ M(\text{Zn}_2\text{SiO}_4) = 2 \cdot M(\text{Zn}) + M(\text{Si}) + 4 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 65 + 28 + 4 \cdot 16 = 222 \, \text{г/моль}. ]

Масса осадка: [ m(\text{Zn}_2\text{SiO}_4) = n(\text{Zn}_2\text{SiO}_4) \cdot M(\text{Zn}_2\text{SiO}_4) = 0,05 \cdot 222 = 11,1 \, \text{г}. ]

1. Ответ:

Масса осадка ((Zn_2SiO_4)) составляет 11,1 г.

Для определения массы осадка, который образуется при взаимодействии силиката натрия (Na2SiO3) с хлоридом цинка (ZnCl2), начнем с уравнения реакции. При взаимодействии этих веществ образуется нерастворимый осадок — силикат цинка (Zn2SiO4) и натрий хлорид (NaCl).

Шаг 1: Определение количества силиката натрия в растворе

Мы имеем 200 г 6,1% раствора силиката натрия. Сначала найдем массу самого силиката натрия в этом растворе.

[ \text{Масса Na2SiO3} = \frac{6,1}{100} \times 200 \text{ г} = 12,2 \text{ г} ]

Шаг 2: Находим количество вещества силиката натрия

Теперь найдем количество вещества силиката натрия (Na2SiO3). Для этого используем его молярную массу.

Молярная масса Na2SiO3:

• Na: 22,99 г/моль × 2 = 45,98 г/моль
• Si: 28,09 г/моль
• O: 16,00 г/моль × 3 = 48,00 г/моль
• Общая молярная масса Na2SiO3 = 45,98 + 28,09 + 48,00 = 122,07 г/моль

Теперь найдем количество вещества Na2SiO3:

[ n(Na2SiO3) = \frac{m}{M} = \frac{12,2 \text{ г}}{122,07 \text{ г/моль}} \approx 0,100 \text{ моль} ]

Шаг 3: Определяем количество осадка

Теперь используем уравнение реакции. Реакция между силикаты натрия и хлоридом цинка описывается следующим образом:

[ Na2SiO3 + ZnCl2 \rightarrow Zn2SiO4 (осадок) + 2NaCl ]

Из уравнения видно, что 1 моль силиката натрия реагирует с 1 моль ZnCl2 и производит 1 моль Zn2SiO4. Таким образом, количество образующегося осадка будет равно количеству силиката натрия, участвующего в реакции.

[ n(Zn2SiO4) = n(Na2SiO3) = 0,100 \text{ моль} ]

Шаг 4: Находим массу осадка

Теперь найдем массу образующегося осадка (Zn2SiO4). Для этого необходимо знать его молярную массу.

Молярная масса Zn2SiO4:

• Zn: 65,38 г/моль × 2 = 130,76 г/моль
• Si: 28,09 г/моль
• O: 16,00 г/моль × 4 = 64,00 г/моль
• Общая молярная масса Zn2SiO4 = 130,76 + 28,09 + 64,00 = 222,85 г/моль

Теперь можем рассчитать массу осадка:

[ m(Zn2SiO4) = n(Zn2SiO4) \times M(Zn2SiO4) = 0,100 \text{ моль} \times 222,85 \text{ г/моль} \approx 22,29 \text{ г} ]

Ответ

Таким образом, масса осадка Zn2SiO4, который выпадает при взаимодействии 200 г 6,1% раствора силиката натрия с избытком раствора хлорида цинка, составляет примерно 22,29 г.