Какой будет масса полученного карборунда при нагревании 1 кг кварцевого песка с коксом, если выход реакции составляет

Для решения данной задачи, давайте сначала разберем, что такое карборунд и какая реакция происходит при его получении из кварцевого песка с коксом.

Карборунд (также известный как карбид кремния) является химическим соединением, состоящим из атомов кремния и углерода. Он обладает очень высокой твердостью и широко используется, в том числе, в изготовлении абразивных материалов и керамики.

Для получения карборунда из кварцевого песка (SiO2) необходимо провести реакцию с коксом (угольным коксом), который содержит углерод (C). Реакция выглядит следующим образом:

\[
SiO2 + 3C \rightarrow SiC + 2CO
\]

В процессе этой реакции одна молекула кварцевого песка (молекулярная масса 60 г/моль) реагирует с тремя молекулами кокса (углерода), образуя одну молекулу карборунда (молекулярная масса 40 г/моль) и две молекулы углекислого газа (СО).

Теперь, чтобы определить массу полученного карборунда, умножим моларные массы карборунда и кварцевого песка на соответствующие коэффициенты в реакции.

Молекулярная масса карборунда (SiC) равна 40 г/моль, а масса одной молекулы кварцевого песка (SiO2) составляет 60 г/моль. Согласно уравнению реакции, на каждую молекулу карборунда приходятся 1 молекула кварцевого песка.

Таким образом, чтобы получить 1 моль карборунда, необходимо использовать 1 моль кварцевого песка.

Задача предполагает, что выход реакции составляет 90%. Выход реакции (или выход продукта) является отношением фактически полученной массы продукта к теоретически возможной массе продукта. В данном случае, процент выхода равен 90%, что означает, что фактически полученная масса карборунда составит 90% от теоретической массы.

Теперь мы можем решить задачу. Исходя из условия, дано, что масса кварцевого песка составляет 1 кг (1000 г). Следовательно, теоретическая масса карборунда будет равна массе кварцевого песка в молях, умноженной на молекулярную массу карборунда:

\[
Масса_{карборунд} = \left( \frac{{Масса_{кварцевого\ песка}}}{{Молярная\ масса_{кварцевого\ песка}}} \right) \times Молярная\ масса_{карборунда}
\]

\[
Масса_{карборунд} = \left( \frac{{1000\ г}}{{60\ г/моль}} \right) \times 40\ г/моль = \frac{{1000}}{{60}} \times 40\ г \approx 666.67\ г
\]

Однако, это теоретическая масса карборунда, исходя из полного превращения всего кварцевого песка. С учетом выхода реакции, фактическая масса карборунда будет:

\[
Масса_{факт} = \frac{{90}}{{100}} \times Масса_{карборунд} = \frac{{90}}{{100}} \times 666.67\ г \approx 600\ г
\]

Таким образом, масса полученного карборунда при нагревании 1 кг кварцевого песка с коксом и выходе реакции 90% составит около 600 г.