Номер 40, страница 20 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

40. Оксид металла(II) массой $4{,}000 \text{ г}$ нагревали в токе водорода до тех пор, пока масса твердого вещества не перестала изменяться. В результате было получено $3{,}143 \text{ г}$ твердого остатка. Установите металл.

Дано:

Масса оксида металла(II), $m(MeO) = 4,000$ г

Масса твердого остатка (металла), $m(Me) = 3,143$ г

Найти:

Неизвестный металл (Me) - ?

Решение:

Оксид металла(II) восстанавливается водородом до чистого металла. Поскольку металл двухвалентен, формула его оксида — MeO. Реакция протекает по следующему уравнению:

$MeO + H_2 \xrightarrow{t} Me + H_2O$

В ходе реакции твердый оксид металла MeO превращается в твердый чистый металл Me. Уменьшение массы твердого вещества происходит за счет того, что кислород, входивший в состав оксида, соединяется с водородом и улетучивается в виде паров воды.

1. Найдем массу кислорода, которая содержалась в оксиде металла. Эта масса равна разности масс исходного оксида и полученного чистого металла:

$m(O) = m(MeO) - m(Me) = 4,000 \text{ г} - 3,143 \text{ г} = 0,857 \text{ г}$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) атомов кислорода. Молярная масса кислорода $M(O) \approx 16,00$ г/моль.

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{0,857 \text{ г}}{16,00 \text{ г/моль}} \approx 0,05356 \text{ моль}$

3. Из формулы оксида MeO следует, что на один атом металла приходится один атом кислорода. Следовательно, их количества вещества в образце равны:

$n(Me) = n(O) \approx 0,05356 \text{ моль}$

4. Теперь, зная массу чистого металла ($m(Me) = 3,143$ г) и его количество вещества, мы можем найти его молярную массу $M(Me)$:

$M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)} = \frac{3,143 \text{ г}}{0,05356 \text{ моль}} \approx 58,68 \text{ г/моль}$

5. Сравним полученное значение молярной массы с молярными массами металлов в периодической таблице Д.И. Менделеева, которые могут проявлять степень окисления +2. Наиболее близкое значение имеет никель (Ni).

Атомная масса никеля $Ar(Ni) \approx 58,69$ а.е.м., соответственно, молярная масса $M(Ni) \approx 58,69$ г/моль.

Рассчитанное значение 58,68 г/моль практически совпадает с молярной массой никеля.

Ответ: Неизвестный металл – никель (Ni).