Номер 37, страница 18 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

37. При сжигании 10,0 г металла было получено 18,9 г оксида, при этом металл окислился до степени окисления $ +3 $. Установите металл.

Дано:

$m(\text{металла}) = 10,0 \text{ г}$
$m(\text{оксида}) = 18,9 \text{ г}$
Степень окисления металла = +3

Найти:

Металл - ?

Решение:

Обозначим неизвестный металл символом Me. Согласно условию, степень окисления металла в оксиде равна +3. Степень окисления кислорода в оксидах постоянна и равна -2. Чтобы соединение было электронейтральным, простейшая формула оксида будет $Me_2O_3$.

Уравнение реакции сгорания металла в кислороде в общем виде выглядит так: $4Me + 3O_2 \rightarrow 2Me_2O_3$

По закону сохранения массы, масса кислорода, вступившего в реакцию, равна разности масс образовавшегося оксида и исходного металла: $m(O) = m(Me_2O_3) - m(Me) = 18,9 \text{ г} - 10,0 \text{ г} = 8,9 \text{ г}$

Зная массу кислорода и его молярную массу ($M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$), найдем количество вещества атомов кислорода: $n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{8,9 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0,55625 \text{ моль}$

Исходя из формулы оксида $Me_2O_3$, мы видим, что на 2 моля атомов металла приходится 3 моля атомов кислорода. Таким образом, их количества вещества соотносятся как $2:3$: $\frac{n(Me)}{n(O)} = \frac{2}{3}$

Выразим и вычислим количество вещества металла: $n(Me) = \frac{2}{3} \times n(O) = \frac{2}{3} \times 0,55625 \text{ моль} \approx 0,3708 \text{ моль}$

Теперь мы можем найти молярную массу неизвестного металла, разделив его массу на количество вещества: $M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)} = \frac{10,0 \text{ г}}{0,3708 \text{ моль}} \approx 26,97 \text{ г/моль}$

Обратившись к периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева, находим элемент с атомной массой, близкой к 27. Это алюминий (Al), относительная атомная масса которого равна 26,98. Алюминий является металлом и в своих соединениях, как правило, проявляет степень окисления +3.

Ответ: Алюминий (Al).