Номер 35, страница 18 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

35. Оксид металла $XO_2$ обладает сильными окислительными свойствами и при нагревании взаимодействует с серой с образованием сульфида металла $XS$ (массовая доля металла $X$ равна $86,6 \, \%$) и сернистого газа. Определите $X$.

Дано:

Формула оксида: $XO_2$
Формула сульфида: $XS$
Массовая доля металла X в сульфиде $\omega(X) = 86,6 \% = 0.866$

Найти:

Неизвестный металл X - ?

Решение:

1. Определим относительную атомную массу неизвестного металла X, используя данные о массовой доле в сульфиде $XS$. Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле:

$\omega(X) = \frac{A_r(X)}{M(XS)} = \frac{A_r(X)}{A_r(X) + A_r(S)}$

где $A_r(X)$ – относительная атомная масса металла X, а $A_r(S)$ – относительная атомная масса серы, которая приблизительно равна 32.

2. Подставим известные значения в формулу:

$0.866 = \frac{A_r(X)}{A_r(X) + 32}$

3. Решим это уравнение относительно $A_r(X)$:

$0.866 \cdot (A_r(X) + 32) = A_r(X)$

$0.866 \cdot A_r(X) + 0.866 \cdot 32 = A_r(X)$

$0.866 \cdot A_r(X) + 27.712 = A_r(X)$

$27.712 = A_r(X) - 0.866 \cdot A_r(X)$

$27.712 = 0.134 \cdot A_r(X)$

$A_r(X) = \frac{27.712}{0.134} \approx 206.8$

4. Найдем в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева элемент, относительная атомная масса которого близка к 206.8. Этим элементом является свинец (Pb) с атомной массой 207.2.

5. Проверим, соответствуют ли химические свойства свинца условию задачи. Если X - это свинец, то его оксид - $PbO_2$ (оксид свинца(IV)), а сульфид - $PbS$ (сульфид свинца(II)). Оксид свинца(IV) является сильным окислителем.

Уравнение реакции, описанной в задаче, будет выглядеть следующим образом:

$PbO_2 + 2S \xrightarrow{t} PbS + SO_2$

В этой реакции свинец понижает свою степень окисления с +4 до +2 (восстанавливается), а сера частично окисляется до +4 (в $SO_2$) и частично восстанавливается до -2 (в $PbS$). $PbO_2$ выступает в качестве окислителя, что полностью соответствует условию задачи.

Ответ: X - это свинец (Pb).