Дано:
1. Масса оксида металла = 28,8 г
2. Масса образовавшейся воды (H2O) = 3,60 г
3. Объем углекислого газа (CO2) при нормальных условиях = 4,48 дм3
Найти: неизвестный металл.
Решение:
1. Найдем количество моль образовавшейся воды:
Молярная масса H2O = 2 * 1,01 + 16,00 = 18,02 г/моль
n_H2O = m_H2O / M_H2O
n_H2O = 3,60 г / 18,02 г/моль ≈ 0,1997 моль
2. Найдем количество моль углекислого газа:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
4,48 дм3 = 4,48 л
n_CO2 = V_CO2 / 22,4 л/моль
n_CO2 = 4,48 л / 22,4 л/моль ≈ 0,2000 моль
3. Запишем уравнение реакции восстановления:
MO + H2 + CO → M + H2O + CO2
где M — неизвестный двухвалентный металл.
Из уравнения видно, что на 1 моль MO требуется 1 моль водорода и 1 моль оксида углерода(II) для получения 1 моля металла, 1 моля воды и 1 моля углекислого газа.
4. Сравним количества моль образовавшихся продуктов:
По уравнению реакции:
- 1 моль H2O образуется из 1 моль восстановленного оксида металла
- 1 моль CO2 также получается из 1 моль восстановленного оксида металла.
Это означает, что количество восстановленного оксида металла равно количеству образовавшихся моль воды или углекислого газа:
n_MO = n_H2O = n_CO2 ≈ 0,1997 моль (или 0,2000 моль).
5. Определим молярную массу оксида металла:
Сначала найдем массу металла, которая образовалась:
Масса металла = масса оксида - масса воды
Так как мы знаем, что в реакции закрывается масса:
m_M = m_Oxide - m_H2O - m_CO2
Однако, так как массы воды не учитывают массу CO2 и это не нужно в расчетах для металла, определяем его по формуле:
Молярная масса MO = m_Oxide / n_MO
Молярная масса MO = 28,8 г / 0,1997 моль ≈ 144,5 г/моль
6. Поскольку металл двухвалентный, его атомная масса будет равна половине:
A_M = 144,5 г/моль / 2 ≈ 72,25 г/моль.
Сравнивая с периодической таблицей, металл с примерно такой атомной массой соответствует титану (Ti), который имеет атомную массу около 47,87 г/моль, однако, если мы предполагаем наличие других методов, то учитываем, что возможно это может быть другой металл.
Ответ: неизвестный металл — это цинк (Zn) с атомной массой около 65,38 г/моль.