В16. Образец технического кремния массой 3 кг загрязнен карборундом (SiC). После сгорания этого образца в избытке кислорода выделилось 96 700 кДж теплоты. Известно, что в результате полного сгорания 1 моль чистого кремния выделяется 910 кДж теплоты, а полного сгорания 1 моль карборунда на 39 кДж больше. Рассчитайте массовую долю (%) карборунда в образце.

В16. Образец технического кремния массой 3 кг загрязнен карборундом (SiC). После сгорания этого образца в избытке кислорода выделилось 96 700 кДж теплоты. Известно, что в результате полного сгорания 1 моль чистого кремния выделяется 910 кДж теплоты, а полного сгорания 1 моль карборунда на 39 кДж больше. Рассчитайте массовую долю (%) карборунда в образце.

Question Image

Updated on: May 26, 2025

Answer & Explanation

• Идеи для решения задачи

  1. Закон Гесса: Тепловой эффект реакции не зависит от пути ее протекания, а определяется только начальным и конечным состояниями. Это позволяет нам использовать теплоты сгорания для определения количества кремния и карборунда.
  2. Молярная масса: Связь между массой вещества и количеством вещества (в молях).
  3. Массовая доля: Отношение массы компонента к общей массе смеси.
  4. Уравнения: Составим систему уравнений, связывающую количество теплоты, выделившейся при сгорании кремния и карборунда, с количеством вещества кремния и карборунда.

  Этапы решения

  Шаг 1: Определение теплоты сгорания карборунда.

  Теплота сгорания 1 моль карборунда на 39 кДж больше, чем теплота сгорания 1 моль кремния.Q(SiC) = Q(Si) + 39 кДж = 910 кДж + 39 кДж = 949 кДж/моль

  Шаг 2: Составление системы уравнений.

  Пусть x - количество вещества кремния (Si) в молях, а y - количество вещества карборунда (SiC) в молях.Тогда:

  1. 910x + 949y = 96700 (общее количество выделившейся теплоты)
  2. 28x + 40y = 3000 (общая масса образца в граммах, где 28 г/моль - молярная масса Si, а 40 г/моль - молярная масса SiC)

  Шаг 3: Решение системы уравнений.

  Решим систему уравнений относительно x и y. Умножим второе уравнение на 910/28 ≈ 32.5:

  1. 910x + 949y = 96700
  2. 910x + 1300y = 97500

  Вычтем первое уравнение из второго:351y = 800y = 800 / 351 ≈ 2.28 моль

  Теперь найдем x:28x + 40 * 2.28 = 300028x = 3000 - 91.228x = 2908.8x = 2908.8 / 28 ≈ 103.89 моль

  Шаг 4: Расчет массы карборунда.

  Масса карборунда (SiC) = количество вещества * молярная масса = 2.28 моль * 40 г/моль = 91.2 г

  Шаг 5: Расчет массовой доли карборунда.

  Массовая доля карборунда = (масса карборунда / общая масса образца) * 100% = (91.2 г / 3000 г) * 100% ≈ 3.04%

  Окончательный ответ

  Массовая доля карборунда в образце составляет приблизительно 3.04%.

  Основные моменты

  • Важно правильно определить теплоту сгорания карборунда.
  • Необходимо составить и решить систему уравнений для определения количества вещества кремния и карборунда.
  • Следует внимательно следить за единицами измерения.
  • Округление промежуточных результатов может повлиять на конечный ответ, поэтому лучше сохранять больше значащих цифр.
  Show more Get new answerAsk follow-up

Ask your next question

• Upload
• Text

Paste or type your question to get answers

Upload Image or PDF to solve questions in it

Model:StudyX AI (Auto)