Номер 56, страница 108 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 56, страница 108.

Условие.

56. При взаимодействии 11,2 г металла VIII группы периодической системы с хлором образовалось 32,5 г хлорида. Определите металл.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{Me}) = 11,2$ г

$m(\text{хлорида}) = 32,5$ г

Металл (Me) относится к VIII группе периодической системы.

Найти:

Неизвестный металл (Me).

Решение:

Пусть Me — неизвестный металл, а $n$ — его валентность в образующемся хлориде. Тогда формула хлорида будет $\text{MeCl}_n$. Реакция взаимодействия металла с хлором описывается следующим уравнением:

$2\text{Me} + n\text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{MeCl}_n$

1. Найдём массу хлора, вступившего в реакцию. Согласно закону сохранения массы, масса вступивших в реакцию веществ равна массе продуктов реакции. Масса хлора в составе хлорида равна разности масс хлорида и металла.

$m(\text{Cl}) = m(\text{MeCl}_n) - m(\text{Me})$
$m(\text{Cl}) = 32,5 \text{ г} - 11,2 \text{ г} = 21,3 \text{ г}$

2. Для определения металла воспользуемся законом эквивалентов. Массы реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам:

$\frac{m(\text{Me})}{E(\text{Me})} = \frac{m(\text{Cl})}{E(\text{Cl})}$

где $E(\text{Me})$ — эквивалентная масса металла, а $E(\text{Cl})$ — эквивалентная масса хлора. Эквивалентная масса хлора равна его молярной массе, так как его валентность в хлоридах равна I: $E(\text{Cl}) = M_r(\text{Cl}) \approx 35,5$ г/экв.

Выразим и рассчитаем эквивалентную массу металла:

$E(\text{Me}) = \frac{m(\text{Me}) \times E(\text{Cl})}{m(\text{Cl})} = \frac{11,2 \text{ г} \times 35,5 \text{ г/экв}}{21,3 \text{ г}} = \frac{397,6}{21,3} \approx 18,67$ г/экв

3. Молярная масса металла $M(\text{Me})$ связана с его эквивалентной массой $E(\text{Me})$ и валентностью $n$ соотношением:

$M(\text{Me}) = E(\text{Me}) \times n$

Металлы VIII группы (по старой классификации — подгруппы железа, кобальта, никеля и платиновые металлы) могут проявлять различные валентности. Наиболее распространенными для металлов подгруппы железа являются валентности II и III. Проверим эти варианты.

- Если валентность $n = 2$:
$M(\text{Me}) = 18,67 \text{ г/экв} \times 2 = 37,34$ г/моль. Металла с такой атомной массой в VIII группе нет.

- Если валентность $n = 3$:
$M(\text{Me}) = 18,67 \text{ г/экв} \times 3 = 56,01$ г/моль. Эта величина практически совпадает с молярной массой железа ($M(\text{Fe}) \approx 56$ г/моль).

Следовательно, неизвестный металл — это железо (Fe), которое в данной реакции проявило валентность III.

Проверим правильность выводов, рассчитав соотношение количеств веществ.

Количество вещества железа: $\nu(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{11,2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль.

Количество вещества атомарного хлора: $\nu(\text{Cl}) = \frac{m(\text{Cl})}{M(\text{Cl})} = \frac{21,3 \text{ г}}{35,5 \text{ г/моль}} = 0,6$ моль.

Соотношение количеств веществ в хлориде: $\nu(\text{Fe}) : \nu(\text{Cl}) = 0,2 : 0,6 = 1 : 3$.

Формула образовавшегося хлорида — $\text{FeCl}_3$ (хлорид железа(III)). Расчеты подтверждают, что искомый металл — железо.

Ответ: искомый металл — железо (Fe).