Номер 22, страница 104 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

10. Металлы. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 22, страница 104.

Условие.

22. При действии избытка воды на навеску неизвестного металла массой 1,38 г выделился газ, занимающий при нормальных условиях объём 672 мл. Определите металл.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{Me}) = 1,38$ г
$V(\text{газ}) = 672$ мл (н.у.)

$V(\text{газ}) = 672 \text{ мл} = 0,672 \text{ л}$

Найти:

Неизвестный металл.

Решение:

При взаимодействии активных металлов с водой выделяется водород ($H_2$). Запишем уравнение реакции в общем виде, где Me – неизвестный металл, а z – его валентность:

$2Me + 2zH_2O \rightarrow 2Me(OH)_z + zH_2 \uparrow$

Найдем количество вещества выделившегося водорода. Так как газ находится при нормальных условиях (н.у.), его молярный объем $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0,672 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,03 \text{ моль}$

По уравнению реакции, количество вещества металла и водорода соотносятся как $2:z$.

$\frac{n(Me)}{2} = \frac{n(H_2)}{z}$

Отсюда найдем количество вещества неизвестного металла:

$n(Me) = \frac{2 \cdot n(H_2)}{z} = \frac{2 \cdot 0,03}{z} = \frac{0,06}{z} \text{ моль}$

Молярная масса металла ($M(Me)$) связана с его массой ($m(Me)$) и количеством вещества ($n(Me)$) формулой:

$M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)}$

Подставим известные значения и выражение для $n(Me)$:

$M(Me) = \frac{1,38 \text{ г}}{(\frac{0,06}{z}) \text{ моль}} = \frac{1,38 \cdot z}{0,06} \text{ г/моль} = 23z \text{ г/моль}$

Активные металлы, реагирующие с водой, как правило, являются щелочными (валентность I) или щелочноземельными (валентность II). Рассмотрим эти два случая.

1. Если металл одновалентный, то $z = 1$.
$M(Me) = 23 \cdot 1 = 23$ г/моль.
Металл с такой молярной массой – натрий (Na). Натрий является щелочным металлом и активно реагирует с водой.

2. Если металл двухвалентный, то $z = 2$.
$M(Me) = 23 \cdot 2 = 46$ г/моль.
В периодической системе нет металла с валентностью II и такой молярной массой.

Следовательно, неизвестный металл – это натрий. Проверим правильность решения.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{1,38 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,06 \text{ моль}$.
Уравнение реакции: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$
По уравнению, $n(H_2) = \frac{1}{2} n(Na) = \frac{1}{2} \cdot 0,06 \text{ моль} = 0,03 \text{ моль}$.
$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,03 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,672 \text{ л} = 672 \text{ мл}$.
Полученный объем газа совпадает с данным в условии задачи.

Ответ: неизвестный металл – натрий (Na).