Дано:
- Масса раствора хлорида кобальта (II) = 380 г.
- Массовая доля соли в растворе = 40%.
- Увеличение массы металла (М) = 14 г.
- Массовая доля хлорида кобальта после реакции = 8,75%.
Найти: неизвестный металл (М).
Решение:
1. Рассчитаем массу хлорида кобальта (CoCl2) до реакции:
м(CoCl2) = 0,40 × 380 г = 152 г.
2. Найдем количество молей хлорида кобальта:
Молярная масса CoCl2 = 58,93 (Co) + 2 × 35,45 (Cl) = 129,83 г/моль.
n(CoCl2) = м(CoCl2) / M(CoCl2) = 152 г / 129,83 г/моль ≈ 1,17 моль.
3. После реакции масса раствора:
м(раствора после реакции) = 380 г + 14 г (масса металла) = 394 г.
4. Рассчитаем массу хлорида кобальта после реакции:
м(CoCl2 после) = 8,75% × 394 г = 0,0875 × 394 г ≈ 34,5 г.
5. Найдем массу хлорида кобальта, которая реагировала:
м(CoCl2 до) - м(CoCl2 после) = 152 г - 34,5 г ≈ 117,5 г.
6. Рассчитаем количество молей хлорида кобальта, который реагировал:
n(CoCl2 реагировавший) = 117,5 г / 129,83 г/моль ≈ 0,91 моль.
7. Поскольку металл М замещает кобальт в реакции, согласно уравнению:
CoCl2 + M → MCl2 + Co.
Для каждого моля CoCl2 требуется 1 моль металла М. Следовательно:
n(M) = n(CoCl2 реагировавший) ≈ 0,91 моль.
8. Найдем массу металла (М):
м(M) = n(M) × M(M).
Так как масса металла увеличилась на 14 г, то:
м(M) = 14 г.
Теперь можем выразить:
14 г = 0,91 моль × M(M).
M(M) = 14 г / 0,91 моль ≈ 15,38 г/моль.
9. Напомним о том, что металл в образовавшемся хлориде имеет степень окисления +2. Наиболее вероятный металл с такой молярной массой — магний (Mg), у которого молярная масса примерно 24,31 г/моль, что достаточно близко.
Ответ:
Неизвестный металл (М) — магний (Mg).