Дано:
- Масса раствора сульфата неизвестного металла = 180 г
- Масса магния до реакции = 30 г
- Масса магния после реакции = 42,8 г
- Массовая доля сульфата магния в растворе = 28,71%
Найти:
- Неизвестный металл.
Решение:
1. Находим увеличение массы магния:
Увеличение массы = 42,8 г - 30 г = 12,8 г.
2. Увеличение массы связано с образованием сульфата магния:
Mg + M(SO4) → Mg(SO4) + M.
3. Обозначим следующее:
- Массa сульфата магния = массовая доля * масса раствора = 0,2871 * 180 г = 51,71 г.
4. Найдем массу оставшегося сульфата неизвестного металла:
Масса раствора до реакции = 180 г, масса сульфата магния = 51,71 г.
Следовательно, масса сульфата неизвестного металла = 180 г - 51,71 г = 128,29 г.
5. Теперь определим количество моль сульфата магния:
Молярная масса Mg(SO4) = 24,3 г/моль (Mg) + 96 г/моль (SO4) = 120,3 г/моль.
Количество моль Mg(SO4) = 51,71 г / 120,3 г/моль ≈ 0,429 моль.
6. Так как магний вступает в реакцию с неизвестным сульфатом, и 1 моль магния реагирует с 1 моль сульфата:
Количество моль использованного магния = 12,8 г / 24,3 г/моль ≈ 0,526 моль.
7. Теперь находим моль неизвестного металла. Так как 0,429 моль сульфата магния образуется из 0,429 моль серы, то:
0,429 моль M = 0,429 моль M(SO4).
8. Итак, оставшаяся масса сульфата неизвестного металла = 128,29 г.
Итак, находя по уравнению:
Масса M(SO4) = 128,29 г.
С учетом молярной массы, у нас:
128,29 г = M + 96 г / 2.
9. Получив уравнение:
128,29 = M + 48,
M = 128,29 - 48 = 80,29 г/моль.
10. Определяем металл по молярной массе. Наиболее подходящий металл с молекулярной массой 80 г/моль и с степенью окисления +2 — это медь (Cu).
Ответ:
Неизвестный металл — медь (Cu).