Номер 2, страница 106, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Щелочной металл массой 10 г растворили в воде. При этом выделилось 2,87 л (н.у.) водорода. Установите, какой металл был растворен.

Ответ: калий.

Дано:

Масса щелочного металла $m(\text{Me}) = 10 \text{ г}$

Объем выделившегося водорода $V(\text{H}_2) = 2,87 \text{ л}$ (н.у.)

Молярный объем газа при н.у. $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Неизвестный щелочной металл.

Решение:

Щелочные металлы (Me) — это элементы I группы главной подгруппы. Они имеют валентность, равную I. Реакция щелочного металла с водой описывается следующим уравнением:

$2\text{Me} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{MeOH} + \text{H}_2 \uparrow$

Сначала вычислим количество вещества (число моль) водорода, который выделился в ходе реакции. Так как объем дан для нормальных условий (н.у.), мы можем использовать молярный объем газов, равный 22,4 л/моль.

$n(\text{H}_2) = \frac{V(\text{H}_2)}{V_m} = \frac{2,87 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,128125 \text{ моль}$

Теперь, используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества щелочного металла. Из уравнения видно, что на 2 моль металла выделяется 1 моль водорода, то есть количество вещества металла в два раза больше количества вещества водорода.

$\frac{n(\text{Me})}{2} = \frac{n(\text{H}_2)}{1} \Rightarrow n(\text{Me}) = 2 \cdot n(\text{H}_2)$

$n(\text{Me}) = 2 \cdot 0,128125 \text{ моль} = 0,25625 \text{ моль}$

Зная массу и количество вещества металла, можно определить его молярную массу $M(\text{Me})$ по формуле:

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

$M(\text{Me}) = \frac{10 \text{ г}}{0,25625 \text{ моль}} \approx 39,02 \text{ г/моль}$

Сравним полученное значение молярной массы с молярными массами щелочных металлов:

• Литий (Li): $M \approx 7 \text{ г/моль}$
• Натрий (Na): $M \approx 23 \text{ г/моль}$
• Калий (K): $M \approx 39,1 \text{ г/моль}$
• Рубидий (Rb): $M \approx 85,5 \text{ г/моль}$
• Цезий (Cs): $M \approx 133 \text{ г/моль}$

Рассчитанная молярная масса $(\approx 39 \text{ г/моль})$ наиболее близка к молярной массе калия. Следовательно, неизвестный металл — это калий.

Ответ: калий.