Номер 8, страница 76 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

8. Азот, фосфор и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 8, страница 76.

Условие.

8. При взаимодействии некоторого металла массой 2,64 г с азотом образовался нитрид металла массой 2,92 г. Определите металл, составьте уравнение его реакции с азотом.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{Ме}) = 2,64 \text{ г}$
$m(\text{нитрида}) = 2,92 \text{ г}$

Найти:

Неизвестный металл (Ме)
Уравнение реакции

Решение:

1. По закону сохранения массы найдем массу азота, вступившего в реакцию. Она равна разности масс образовавшегося нитрида и исходного металла:

$m(\text{N}) = m(\text{нитрида}) - m(\text{Ме}) = 2,92 \text{ г} - 2,64 \text{ г} = 0,28 \text{ г}$

2. Определим количество вещества (моль) атомарного азота. Молярная масса атомарного азота $M(\text{N})$ составляет $14 \text{ г/моль}$.

$\nu(\text{N}) = \frac{m(\text{N})}{M(\text{N})} = \frac{0,28 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$

3. Пусть валентность неизвестного металла равна $n$, а его молярная масса — $M(\text{Ме})$. Азот в нитридах обычно проявляет валентность III (степень окисления -3). Тогда общая формула нитрида будет $\text{Ме}_3\text{N}_n$.

Из формулы следует, что соотношение количеств веществ металла и азота в соединении равно:

$\frac{\nu(\text{Ме})}{\nu(\text{N})} = \frac{3}{n}$

4. Количество вещества металла можно выразить через его массу и молярную массу:

$\nu(\text{Ме}) = \frac{m(\text{Ме})}{M(\text{Ме})} = \frac{2,64}{M(\text{Ме})}$

Подставим известные значения в пропорцию и выразим молярную массу металла $M(\text{Ме})$ через его валентность $n$:

$\frac{2,64 / M(\text{Ме})}{0,02} = \frac{3}{n}$

$\frac{2,64}{0,02 \cdot M(\text{Ме})} = \frac{3}{n} \implies M(\text{Ме}) = \frac{2,64 \cdot n}{0,02 \cdot 3} = \frac{2,64 \cdot n}{0,06} = 44n$

5. Подберем целое значение валентности $n$, чтобы найти соответствующий металл.

• При $n = 1$, $M(\text{Ме}) = 44 \cdot 1 = 44 \text{ г/моль}$. Металл с такой молярной массой неизвестен.
• При $n = 2$, $M(\text{Ме}) = 44 \cdot 2 = 88 \text{ г/моль}$. Эта масса очень близка к молярной массе стронция (Sr), которая равна $87,62 \text{ г/моль}$. Стронций — щелочноземельный металл, и его валентность в соединениях равна II. Этот вариант является наиболее подходящим.
• При $n = 3$, $M(\text{Ме}) = 44 \cdot 3 = 132 \text{ г/моль}$. Нет подходящего металла с валентностью III и такой молярной массой.

Таким образом, неизвестный металл — это стронций (Sr).

6. Составим уравнение реакции стронция с азотом. Учитывая, что валентность стронция II, а азота в нитриде III, формула нитрида стронция — $\text{Sr}_3\text{N}_2$.

Реакция протекает по уравнению:

$3\text{Sr} + \text{N}_2 \rightarrow \text{Sr}_3\text{N}_2$

Ответ: Неизвестный металл — стронций (Sr). Уравнение его реакции с азотом: $3\text{Sr} + \text{N}_2 \rightarrow \text{Sr}_3\text{N}_2$.