Номер 5, страница 32 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Установите металл X

В условии задачи указано, что металл X является третьим по распространенности элементом в земной коре. Третьим по распространенности элементом является алюминий (Al). Однако, если провести расчеты на основе предоставленных количественных данных, результат будет иным. Расчеты показывают, что искомый металл — кальций (Ca), который является третьим по распространенности металлом в земной коре (после алюминия и железа). Вероятнее всего, в условии допущена неточность, и имелся в виду именно третий по распространенности металл. Проведем расчеты, чтобы подтвердить эту гипотезу.

Дано:

$m(оксида) = 11,2 \text{ г}$

$V(p-p \text{ } HCl) = 38 \text{ см}^3$

$\omega(HCl) = 33\% = 0,33$

$\rho(p-p \text{ } HCl) = 1,164 \text{ г/см}^3$

Перевод в систему СИ:

$m(оксида) = 0,0112 \text{ кг}$

$V(p-p \text{ } HCl) = 38 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$

$\rho(p-p \text{ } HCl) = 1164 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Металл X - ?

Решение:

1. Найдем массу 33%-ного раствора соляной кислоты:

$m(p-p \text{ } HCl) = V(p-p \text{ } HCl) \cdot \rho(p-p \text{ } HCl) = 38 \text{ см}^3 \cdot 1,164 \text{ г/см}^3 = 44,232 \text{ г}$

2. Найдем массу чистого хлороводорода (HCl) в растворе:

$m(HCl) = m(p-p \text{ } HCl) \cdot \omega(HCl) = 44,232 \text{ г} \cdot 0,33 = 14,59656 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества HCl. Молярная масса $M(HCl) \approx 36,5 \text{ г/моль}$.

$\nu(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{14,59656 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 0,4 \text{ моль}$

4. Обозначим валентность металла X как n. Тогда формула его оксида — $X_2O_n$. Уравнение реакции с соляной кислотой в общем виде:

$X_2O_n + 2nHCl \rightarrow 2XCl_n + nH_2O$

5. Из уравнения реакции следует, что на 1 моль оксида приходится $2n$ моль кислоты. Найдем количество вещества оксида:

$\nu(X_2O_n) = \frac{\nu(HCl)}{2n} = \frac{0,4}{2n} = \frac{0,2}{n} \text{ моль}$

6. Теперь можем найти молярную массу оксида:

$M(X_2O_n) = \frac{m(X_2O_n)}{\nu(X_2O_n)} = \frac{11,2 \text{ г}}{\frac{0,2}{n} \text{ моль}} = \frac{11,2 \cdot n}{0,2} \text{ г/моль} = 56n \text{ г/моль}$

7. Молярная масса оксида также выражается через атомную массу металла $A_r(X)$ и кислорода ($M(O) = 16 \text{ г/моль}$):

$M(X_2O_n) = 2 \cdot A_r(X) + 16n$

8. Приравняем два выражения для молярной массы и найдем $A_r(X)$:

$56n = 2 \cdot A_r(X) + 16n$

$40n = 2 \cdot A_r(X)$

$A_r(X) = 20n$

9. Подставим возможные значения валентности n. Для металлов наиболее характерны валентности II и III.

• Если $n=2$, то $A_r(X) = 20 \cdot 2 = 40 \text{ г/моль}$. Этому значению соответствует Кальций (Ca).
• Если $n=3$, то $A_r(X) = 20 \cdot 3 = 60 \text{ г/моль}$. Металла с такой атомной массой не существует.

Таким образом, расчеты однозначно указывают на то, что металл X — это кальций.

Ответ: Металл X — Кальций (Ca).

Запишите формулы его оксида, гидроксида, карбоната, сульфата. Каковы технические названия этих веществ?

Оксид кальция: формула $CaO$. Технические названия: негашеная известь, жженая известь.

Гидроксид кальция: формула $Ca(OH)_2$. Технические названия: гашеная известь, пушонка. Водный раствор называют известковой водой, а суспензию — известковым молоком.

Карбонат кальция: формула $CaCO_3$. В природе встречается в виде минералов и горных пород с техническими названиями: известняк, мел, мрамор, кальцит.

Сульфат кальция: формула $CaSO_4$. Безводный сульфат кальция — ангидрит. Его природный дигидрат $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ известен как гипс. Полугидрат $CaSO_4 \cdot 0.5H_2O$ имеет техническое название алебастр или жженый гипс.

Ответ:

• Оксид: $CaO$ (негашеная известь).
• Гидроксид: $Ca(OH)_2$ (гашеная известь).
• Карбонат: $CaCO_3$ (известняк, мел, мрамор).
• Сульфат: $CaSO_4$ (ангидрит), $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ (гипс), $CaSO_4 \cdot 0.5H_2O$ (алебастр).