Номер 812, страница 133 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

812. *На восстановление оксида неизвестного двухвалентного металла массой 7,18 г был затрачен водород объёмом (н. у.) $2,24 \text{ дм}^3$. Установите металл.

Дано:

$m(\text{MeO}) = 7,18 \text{ г}$

$V(\text{H}_2) = 2,24 \text{ дм³}$ (н. у.)

Валентность Me = II

$m(\text{MeO}) = 7,18 \text{ г} = 0,00718 \text{ кг}$

$V(\text{H}_2) = 2,24 \text{ дм³} = 0,00224 \text{ м³}$

Найти:

Me - ?

Решение:

Поскольку металл является двухвалентным, формула его оксида — MeO, где Me — обозначение неизвестного металла. Запишем уравнение реакции восстановления оксида металла водородом:

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

Из уравнения реакции следует, что на восстановление 1 моль оксида металла затрачивается 1 моль водорода. Следовательно, их количества вещества ($n$) соотносятся как 1:1:

$n(MeO) = n(H_2)$

1. Найдем количество вещества водорода, затраченного на реакцию. Объем дан при нормальных условиях (н. у.), при которых молярный объем любого газа $V_m$ составляет $22,4 \text{ дм³/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ дм³}}{22,4 \text{ дм³/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества оксида металла равно количеству вещества водорода:

$n(MeO) = n(H_2) = 0,1 \text{ моль}$

3. Теперь, зная массу ($m$) и количество вещества ($n$) оксида металла, можем рассчитать его молярную массу ($M$):

$M(MeO) = \frac{m(MeO)}{n(MeO)} = \frac{7,18 \text{ г}}{0,1 \text{ моль}} = 71,8 \text{ г/моль}$

4. Молярная масса оксида $M(MeO)$ является суммой молярной массы металла $M(Me)$ и молярной массы кислорода $M(O)$. Примем молярную массу кислорода $M(O) = 16 \text{ г/моль}$.

$M(MeO) = M(Me) + M(O)$

Выразим и найдем молярную массу неизвестного металла:

$M(Me) = M(MeO) - M(O) = 71,8 \text{ г/моль} - 16 \text{ г/моль} = 55,8 \text{ г/моль}$

5. Обратившись к периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, находим элемент, относительная атомная масса которого близка к полученному значению. Таким элементом является железо (Fe), относительная атомная масса которого составляет $A_r(\text{Fe}) \approx 55,845$. Железо в своих соединениях проявляет валентность II, образуя оксид железа(II) - FeO.

Таким образом, искомый металл — железо.

Ответ: Неизвестный металл — железо (Fe).