Question

Сплав этого металла с медью был известен человеку ещё до нашей эры, хотя сам металл в свободном виде был неизвестен и недоступен. Одним из удобных методов получения небольших количеств водорода в лабораторных условиях является взаимодействие этого металла с кислотами. При действии избытка соляной кислоты на навеску этого металла массой 826 мг выделяется 283 см3 (н. у.) водорода.
а)  Установите, о каком металле идёт речь в задаче.
б)  Как называется сплав этого металла с медью, которым пользовались древние люди ещё до нашей эры?
в)  Какие продукты образуются при взаимодействии этого металла с серной кислотой? Кратко поясните ответ и приведите уравнения соответствующих реакций.

Answer 1

Дано:

1. Масса металла = 826 мг = 0,826 г.
2. Объем выделившегося водорода = 283 см³ (н. у.) = 0,283 л.

Найти:
а) какой металл представлен в задаче
б) название сплава с медью, использованного в древности
в) продукты взаимодействия этого металла с серной кислотой и уравнения реакций

Решение:

а)
Для определения металла воспользуемся законом Бойля-Мариотта и уравнением состояния идеального газа. При нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, число молей водорода, выделившегося из реакции:

n(H2) = V / Vm = 0,283 л / 22,4 л/моль ≈ 0,0126 моль.

Так как водород образуется при реакции металла с соляной кислотой, можно записать уравнение реакции:

M + 2HCl → MCl2 + H2,

где M — неизвестный металл. Из уравнения видно, что 1 моль металла дает 1 моль водорода. Следовательно, число молей металла также равно 0,0126 моль.

Теперь можем найти молярную массу металла:

M = m / n = 0,826 г / 0,0126 моль ≈ 65,5 г/моль.

Металлу с такой молярной массой соответствует железо (Fe), которое вступает в реакцию с соляной кислотой. Таким образом, металл – это железо.

б)
Сплав железа с медью, известный ещё до нашей эры, называется бронза. Это один из первых металлических сплавов, который использовался в производстве орудий и оружия.

в)
При взаимодействии железа с серной кислотой образуются сульфат железа и водород:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2.

Если использовать разбавленную серную кислоту, то реакция будет протекать аналогично, как и с соляной кислотой, выделяя водород.

Таким образом, на выходе получаем:
Продукты: сульфат железа и водород.
Уравнение реакции:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2.