Un amestec de aluminiu și siliciu a fost tratat cu acid clorhidric. În urma reacției s-au degajat 3,36 litri de hidrogen (c.n.). La dizolvarea aceleiași mase de amestec în bază alcalină s-au degajat 7,84 litri de hidrogen (c.n.). Să se calculeze masa amestecului, partea de masă a aluminiului și partea de masa a siliciului.
Ajutați-mă vă rog frumos la chimie.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns:
Masa amestecului de Al și Si, precum compoziția procentuală %mAl și %m de Si, se află prin calcul stoechiometric, la reacția Al cu HCl, Al cu NaOH, Si cu NaOH, dacă se cunosc volumele de H₂ degajate. Si nu reacționează cu HCl; el reacționează numai cu HF și formează SiF₄ .
Date problemă:
-volum molar =Vm=22,4 L / 1mol gaz, fiindcă în problemă volumele de H₂ sunt măsurate în condiții normale de temperatură și presiune (c.n.)
-mase atomice, A: Al=27, Si=28 (rotunjite) g/mol atom
-volum H₂ din reacția amestecului Al și Si cu HCl=V1=3,36 L (c.n.)=volumul de H₂ produs, numai de Al în reacția cu HCl
-volum H₂ din reacția Al și Si = 7,84 L (c.n.)=V2
unde:
V2= Volum de H₂ din reacția Al/NaOH + Volum de H₂ din reacția Si/NaOH
-notăm cu:
X= masa de Al, g/amestec
Y= masa de Si, g/ amestec
a=volum H₂ din reacția Al/NaOH. L
b=volum H₂ din reacția Si/ NaOH, L
m= masa amestec= X+Y
V2=7,84 L = a+b
Calcule (lucrăm cu 2 zecimale, fiindcă datele au 2 zecimale)
1) calculăm X, g de Al, din reacția Al cu HCl, dacă se produc 3,36 L H₂ (c.n.)
mase/volum: X g AL..................................3,36 L, H₂
2Al + 6 HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑
stoechiometria:
2 mol atomAl..................3 moli H₂,
2.27 g/mol....................3.22,4 L/mol
X, g, Al= 3,36L.2.27 g/mol/ 3.22,4 L/mol=2,70 g Al
2) Calculăm a, L de H₂ produs de 2,70 g de Al, cu NaOH:
mase/volum: 2,70 g Al...............................................................a, L H₂
Al + NaOH + 3H₂O = Na( Al(OH)₄) + 3/2H₂
stoechiometria:
A, Vm: 27 g/molAl.................................................(3/2=1.5).22,4L.mol⁻¹
a, L, H₂= 2,70 g Al. 1,5.22,4 L/mol / 27 g/mol= 3,36 L, H₂
3) Calculăm b, L, H₂ din suma: V2=a+b
b= V2-a= 7,84 L - 3,36 L=4,48 L
⇒4,48 L este volumul de H₂ din reacția Si cu NaOH
4) calculăm , Y, g de Si, prin calcul stoechiometric la reacția chimică, de mai jos, dacă știm că se produc 4,48 L, H₂. Considerăm că Si și NaOH soluție la cald produce silicat de sodiu (sare a acidului ortosilicic, H₂SiO₄).
mase/Volum: Y, g, Si ................................................4,48 L H₂
Si + 2 NaOH + 2 H₂O = Na₂SiO₄ + 3H₂ gaz
Stoechiometria:
A/Vm: 28 g/mol Si..........................................3.22,4 L/mol
Y = 28g/mol. 4,48 L/ 3.22,4 L/mol=1,86(66) aprox. 1,87 g Si
5) masa amestec, m, de Al și Si
m = mAl + mSi = X+Y = 2,70 g Al+ 1,87 g Si= 4,57 g
6) compoziția procentuală de masă, % Al și % Si este:
% Al = 2,70 g Al.100%/ 4,57 g amestec=59,08%
%Si = 1,87 g Si.100%/ 4,57 g, amestec=40,92%
Suma procente Al și Si=100%
R: 4,57 g amestec; 59,08% Al; 40,92% Si
Diferențe pot fi, dacă se consideră că Si cu NaOH și H₂O formează Na₂SiO₃.
Explicație: