Номер 127, страница 34 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

127. Сульфат щелочного металла массой 28,4 г растворили в воде. Затем в растворе определили химическое количество ионов $SO_4^{2-}$. Оно оказалось равным 0,200 моль. Сульфат какого металла растворили в воде?

Дано:

$m(\text{сульфата}) = 28,4 \text{ г}$

$n(\text{SO}_4^{2-}) = 0,200 \text{ моль}$

Найти:

Щелочной металл — ?

Решение:

Щелочные металлы (обозначим как Me) — это элементы I группы главной подгруппы периодической системы. В соединениях они проявляют степень окисления +1. Сульфат-ион ($\text{SO}_4^{2-}$) имеет заряд 2-. Следовательно, общая формула сульфата щелочного металла — $\text{Me}_2\text{SO}_4$.

При растворении в воде сульфат диссоциирует на ионы по следующему уравнению:

$\text{Me}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{Me}^+ + \text{SO}_4^{2-}$

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль сульфата металла образуется 1 моль сульфат-ионов. Таким образом, химическое количество растворенного сульфата металла равно химическому количеству сульфат-ионов в растворе:

$n(\text{Me}_2\text{SO}_4) = n(\text{SO}_4^{2-}) = 0,200 \text{ моль}$

Зная массу и химическое количество сульфата щелочного металла, мы можем рассчитать его молярную массу ($M$):

$M(\text{Me}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{Me}_2\text{SO}_4)}{n(\text{Me}_2\text{SO}_4)} = \frac{28,4 \text{ г}}{0,200 \text{ моль}} = 142 \text{ г/моль}$

Молярная масса соединения $\text{Me}_2\text{SO}_4$ складывается из молярных масс двух атомов металла (Me), одного атома серы (S) и четырех атомов кислорода (O):

$M(\text{Me}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot M(\text{Me}) + M(\text{S}) + 4 \cdot M(\text{O})$

Используя значения относительных атомных масс из периодической таблицы ($M(\text{S}) \approx 32 \text{ г/моль}$, $M(\text{O}) \approx 16 \text{ г/моль}$), найдем молярную массу сульфатной группы:

$M(\text{SO}_4) = 32 + 4 \cdot 16 = 32 + 64 = 96 \text{ г/моль}$

Теперь мы можем найти молярную массу неизвестного щелочного металла:

$2 \cdot M(\text{Me}) = M(\text{Me}_2\text{SO}_4) - M(\text{SO}_4)$

$2 \cdot M(\text{Me}) = 142 \text{ г/моль} - 96 \text{ г/моль} = 46 \text{ г/моль}$

$M(\text{Me}) = \frac{46 \text{ г/моль}}{2} = 23 \text{ г/моль}$

Согласно периодической системе химических элементов, молярную массу 23 г/моль имеет натрий (Na).

Следовательно, растворенное вещество — сульфат натрия ($\text{Na}_2\text{SO}_4$).

Ответ: В воде растворили сульфат натрия.