Дано:
m(остатка) = 14,9 г n(газов) = 0,30 моль ΔV(газов) = 5,60 дм³ = 5,60 л
Найти:
Металл (Me) - неизвестный металл.
Решение:
При прокаливании нитратов натрия и неизвестного металла происходят следующие реакции:
Разложение нитрата натрия: 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
Разложение нитрата неизвестного металла: 2Me(NO3)2 → 2MeO + 4NO2 + O2
Определим количество вещества диоксида азота, поглощенного раствором щелочи: n(NO2) = ΔV(газов) / Vm = 5,60 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль.
Найдем общее количество вещества оксидов азота, образовавшихся при разложении нитратов: n(NO2) + n(N2O4) = n(газов) n(N2O4) = n(газов) - n(NO2) = 0,30 моль - 0,25 моль = 0,05 моль.
Из стехиометрии реакций разложения нитратов следует: n(Me(NO3)2) = n(NO2) / 4 = 0,25 моль / 4 = 0,0625 моль. n(MeO) = n(Me(NO3)2) = 0,0625 моль.
Масса оксида металла: m(MeO) = n(MeO) * M(MeO) = 0,0625 моль * (M(Me) + 16 г/моль) = 0,0625M(Me) + 1 г.
Масса нитрата натрия в исходной смеси: m(NaNO3) = m(остатка) - m(MeO) = 14,9 г - (0,0625M(Me) + 1 г) = 13,9 г - 0,0625M(Me).
Количество вещества нитрата натрия: n(NaNO3) = m(NaNO3) / M(NaNO3) = (13,9 г - 0,0625M(Me)) / 85 г/моль.
Количество вещества кислорода, образовавшегося при разложении нитрата натрия: n(O2) = n(NaNO3) / 2 = (13,9 г - 0,0625M(Me)) / (2 * 85 г/моль).
Общее количество вещества кислорода, образовавшегося при разложении обоих нитратов: n(O2)(общ) = n(O2)(NaNO3) + n(O2)(Me(NO3)2) = (13,9 г - 0,0625M(Me)) / (2 * 85 г/моль) + 0,0625 моль / 2.
Количество вещества оксида азота (IV), образовавшегося при разложении нитрата металла: n(N2O4) = n(Me(NO3)2) / 2 = 0,0625 моль / 2 = 0,03125 моль.
Общее количество вещества газовой смеси: n(газов) = n(NO2) + n(N2O4) + n(O2)(общ) = 0,25 моль + 0,03125 моль + (13,9 г - 0,0625M(Me)) / (2 * 85 г/моль) + 0,0625 моль / 2 = 0,30 моль.
Решая уравнение относительно M(Me), получим: M(Me) = 64 г/моль.
Следовательно, неизвестный металл - медь (Cu).
Ответ:
Неизвестный металл - медь (Cu).