Номер 13, страница 136 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. При взаимодействии щелочного металла массой 3,42 г с водой выделился водород объёмом 448 мл (н. у.). Определите этот металл. Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

Масса щелочного металла, $m(Me) = 3,42$ г
Объем выделившегося водорода, $V(H_2) = 448$ мл (н. у.)

Найти:

Определить неизвестный щелочной металл (Me).

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия щелочного металла с водой в общем виде. Щелочные металлы (элементы IА группы) имеют валентность I. Обозначим неизвестный металл как Me.

$2Me + 2H_2O \rightarrow 2MeOH + H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) выделившегося водорода ($H_2$). При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

Сначала переведем объем водорода из миллилитров в литры:
$V(H_2) = 448 \text{ мл} = 0,448 \text{ л}$

Теперь найдем количество вещества водорода:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0,448 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,02$ моль.

3. По уравнению реакции найдем количество вещества щелочного металла, вступившего в реакцию. Из стехиометрических коэффициентов видно, что на 1 моль выделившегося водорода приходится 2 моль металла.

$\frac{n(Me)}{2} = \frac{n(H_2)}{1} \implies n(Me) = 2 \cdot n(H_2)$

$n(Me) = 2 \cdot 0,02 \text{ моль} = 0,04$ моль.

4. Зная массу и количество вещества металла, определим его молярную массу ($M$).

$M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)} = \frac{3,42 \text{ г}}{0,04 \text{ моль}} = 85,5$ г/моль.

5. Сравним полученную молярную массу с молярными массами щелочных металлов из периодической системы Д.И. Менделеева:

• Li (Литий) - 6,94 г/моль
• Na (Натрий) - 22,99 г/моль
• K (Калий) - 39,10 г/моль
• Rb (Рубидий) - 85,47 г/моль
• Cs (Цезий) - 132,91 г/моль

Рассчитанная молярная масса (85,5 г/моль) наиболее близка к молярной массе рубидия (Rb). Следовательно, неизвестный металл — это рубидий.

Ответ: неизвестный щелочной металл — рубидий (Rb).