Номер 2, страница 39, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. При взаимодействии 12,8 г металла с избытком 60%-ной азотной кислоты выделяется 8,96 л (н.у.) бурого газа и образуется соль, в которой степень окисления металла равна $ +2 $. Установите, что это за металл.

Ответ: медь.

Дано:

Масса металла $m(\text{Me}) = 12,8$ г

Объем выделившегося газа $V(\text{газ}) = 8,96$ л (н.у.)

Степень окисления металла в соли = +2

Найти:

Неизвестный металл.

Решение:

1. В условии задачи сказано, что при реакции выделяется "бурый газ". Бурый газ, образующийся при взаимодействии металлов с азотной кислотой, – это диоксид азота ($NO_2$).

2. Металл (обозначим его как Me) вступает в реакцию, образуя соль, в которой его степень окисления равна +2. Это означает, что образуется нитрат металла(II) с формулой $Me(NO_3)_2$.

3. Составим уравнение реакции. Это окислительно-восстановительная реакция, где металл является восстановителем, а азотная кислота – окислителем. Используем метод электронного баланса для расстановки коэффициентов.

Процесс окисления (металл отдает электроны):

$Me^0 - 2e^- \rightarrow Me^{+2}$

Процесс восстановления (азот принимает электроны):

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ (в $NO_2$)

Для баланса электронов необходимо, чтобы число отданных электронов было равно числу принятых. Умножим второе полууравнение на 2:

$Me^0 - 2e^- \rightarrow Me^{+2} \quad | \times 1$

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4} \quad | \times 2$

Из баланса следует, что на 1 моль металла образуется 2 моль диоксида азота. Запишем и уравняем полное уравнение реакции:

$Me + 4HNO_3 \rightarrow Me(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

4. Рассчитаем количество вещества (в молях) выделившегося диоксида азота. Объем газа дан при нормальных условиях (н.у.), поэтому молярный объем $V_m$ равен 22,4 л/моль.

$n(NO_2) = \frac{V(NO_2)}{V_m} = \frac{8,96 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

5. Используя коэффициенты из уравнения реакции, найдем количество вещества прореагировавшего металла. Соотношение молей металла и диоксида азота равно 1:2.

$n(\text{Me}) = \frac{1}{2} \cdot n(NO_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,4 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

6. Теперь можно рассчитать молярную массу неизвестного металла, зная его массу (из условия) и количество вещества (рассчитанное).

$M(\text{Me}) = \frac{m(\text{Me})}{n(\text{Me})} = \frac{12,8 \text{ г}}{0,2 \text{ моль}} = 64 \text{ г/моль}$

7. Обратившись к Периодической системе химических элементов, находим элемент с молярной массой, равной 64 г/моль. Этому значению наиболее точно соответствует медь (Cu), относительная атомная масса которой составляет 63,546. Медь является металлом, который проявляет степень окисления +2 и реагирует с концентрированной азотной кислотой с образованием $NO_2$.

Таким образом, искомый металл – это медь.

Ответ: медь.