Номер 1307, страница 201 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1307. *Двухвалентный металл массой 2,00 г прореагировал с хлором. Образовавшуюся соль растворили в воде и к полученному раствору добавили избыток нитрата серебра. Выпал осадок массой 14,35 г. Установите неизвестный металл.

Дано:

$m(Me) = 2,00$ г

$m(осадка) = 14,35$ г

Валентность металла = II

Найти:

Неизвестный металл ($Me$) - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции неизвестного двухвалентного металла (обозначим его как $Me$) с хлором. Так как металл двухвалентен, он образует хлорид состава $MeCl_2$:

$Me + Cl_2 \rightarrow MeCl_2$

2. Образовавшуюся соль $MeCl_2$ растворили в воде и добавили избыток нитрата серебра $AgNO_3$. Происходит реакция ионного обмена, в результате которой выпадает осадок хлорида серебра $AgCl$. Это качественная реакция на хлорид-ионы.

$MeCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Me(NO_3)_2$

3. Выпавший осадок — это хлорид серебра $AgCl$. Найдем его количество вещества (моль). Для этого сначала рассчитаем молярную массу $AgCl$, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(Ag) \approx 108$, $Ar(Cl) \approx 35,5$.

$M(AgCl) = 108 \text{ г/моль} + 35,5 \text{ г/моль} = 143,5 \text{ г/моль}$

Теперь, зная массу осадка из условия, найдем его количество вещества по формуле $n = m/M$:

$n(AgCl) = \frac{m(AgCl)}{M(AgCl)} = \frac{14,35 \text{ г}}{143,5 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции $MeCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Me(NO_3)_2$ определим количество вещества хлорида металла $MeCl_2$. Согласно стехиометрическим коэффициентам, соотношение количеств веществ $MeCl_2$ и $AgCl$ равно $1:2$.

$\frac{n(MeCl_2)}{1} = \frac{n(AgCl)}{2}$

Отсюда находим количество вещества $MeCl_2$:

$n(MeCl_2) = \frac{1}{2} \cdot n(AgCl) = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции $Me + Cl_2 \rightarrow MeCl_2$ определим количество вещества исходного металла. Согласно стехиометрическим коэффициентам, соотношение количеств веществ $Me$ и $MeCl_2$ равно $1:1$.

$\frac{n(Me)}{1} = \frac{n(MeCl_2)}{1}$

Следовательно:

$n(Me) = n(MeCl_2) = 0,05 \text{ моль}$

6. Зная массу и количество вещества неизвестного металла, можем найти его молярную массу $M(Me)$:

$M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)} = \frac{2,00 \text{ г}}{0,05 \text{ моль}} = 40 \text{ г/моль}$

7. Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе. Найдем в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева элемент с относительной атомной массой, равной 40. Этим элементом является Кальций ($Ca$). Кальций — металл второй группы, главной подгруппы, его типичная валентность равна II, что соответствует условию задачи.

Ответ: неизвестный металл - Кальций ($Ca$).