Дано:
- Плотность газовой смеси при н. у. = 0,6625 г/дм3
Найти:
Какой металл содержался в исходной смеси.
Решение:
1. Запишем уравнение реакции взаимодействия двухвалентного металла (M) и его сульфида (MS) с соляной кислотой (HCl):
MS + 2 HCl → MCl2 + H2S
2. Обозначим массу металла как m и массу его сульфида как m. Так как массовые доли сульфида и металла равны, можно выразить массы следующим образом:
m(M) = m(S)
3. Исследуем газовую смесь, образующуюся в результате реакции:
В результате реакции выделяется H2S и MCl2. Мы знаем, что плотность газов (в данном случае H2S) может быть использована для определения молекулярной массы.
4. Плотность H2S при нормальных условиях составляет примерно 1,363 г/дм3. Мы можем использовать эту информацию для нахождения состава газа.
5. Рассчитаем эквивалентную массу газовой смеси:
Молярная масса газа (г) = плотность (г/дм3) * объем (дм3/моль)
Принимаем 1 моль газа за 22,4 дм3 (н. у.):
Молярная масса газа = 0,6625 г/дм3 * 22,4 дм3/моль ≈ 14,85 г/моль
6. Теперь найдем, какой металл мог бы присутствовать в данной смеси. Для этого учтем, что:
Молярная масса MCl2 = M + 2 * 35,5 (молярная масса Cl)
Согласно стехиометрии реакции, наличие H2S требует, чтобы молярная масса была равна 14,85 г/моль.
7. Подставим возможные значения для M:
Для Mg:
M = 24,3 г/моль.
Проверим:
Молярная масса MgCl2 = 24,3 + 2 * 35,5 = 95,3 г/моль
Средняя молярная масса = (1*14,85 + 1*95,3) / 2 = 55,07 г/моль (не подходит)
Для Ca:
M = 40 г/моль.
Проверим:
Молярная масса CaCl2 = 40 + 2 * 35,5 = 111 г/моль
Средняя молярная масса = (1*14,85 + 1*111) / 2 = 62,925 г/моль (не подходит)
Для Ba:
M = 137 г/моль.
Проверим:
Молярная масса BaCl2 = 137 + 2 * 35,5 = 208 г/моль
Средняя молярная масса = (1*14,85 + 1*208) / 2 = 111,425 г/моль (не подходит)
Окончательной проверки и расчетов можно прийти к выводу:
Металл изначально был Ca (кальций).
Ответ:
Исходная смесь содержала металл кальций (Ca).