При обработке разбавленной серной кислотой смеси алюминия и кремния выделилось 13,44 л газа. При обработке такой же смеси такой же массы избытком раствора гидроксида натрия выделилось 17,92 л газа. Рассчитайте массовую долю кремния в исходной смеси!

1. Кремний с серной кислотой не реагирует. Алюминий же в ней растворяется с выделением водорода:

2 Al + 3 H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3 H2 ↑

2 моль 3 моль

х моль 0,6 моль

Количество вещества водорода равно 13,44 л / 22,4 л/моль = 0,6 моль.

Количество вещества алюминия по уравнению реакции равно:

х = 2*0,6/3 = 0,4 моль

2. Кремний и алюминий растворяются в щелочах с выделением водорода

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2 K[Al (OH) 4] + 3H2 ↑

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H 2 ↑

Количество вещества водорода равно 17,92 л / 22,4 л/моль = 0,8 моль.

Из них 0,6 моль выделилось за счет реакции с алюминием (поскольку для второго опыта был взят образец той же смеси алюминия и кремния такой же массы). Значит, за счет реакции кремния с щелочью выделилось 0,2 моль водорода.

Si + 2NaOH + H 2O = Na2SiO3 + H 2 ↑

1 моль 1 моль

у моль 0,2 моль

Количество вещества кремния согласно уравнению реакции также равно 0,2 моль.

Состав смеси: 0,2 моль Si, 0,4 моль Al

Для определения массовой перейдем от количества вещества к массе вещества

m (Si) = n (Si) * M (Si) = 0,2 моль * 28,1 г/моль = 5,62 г.

m (Al) = n (Al) * M (Al) = 0,4 моль * 27,0 г/моль = 10,8 г.

Масса образцов m = m (Si) + m (Al) = 5.62 + 10.8 = 16.42 г.

Массовая доля кремния w (Si) = m (Si) / m = 5.62 г / 16.42 г = 0,342 = 34,2%