Question

3. На тривалентний метал масою 5,4 г. подіяли розчином сульфатної кислоти. Виділився газ обємом 6,72 л. Визначити метал.

Answer 1

Для визначення металу, спочатку треба з'ясувати, який газ виділився при реакції з розчином сульфатної кислоти.

Ми знаємо, що виділений газ має об'єм 6,72 л. Цей об'єм можна перевести в кількість речовини (молі) за допомогою газового закону Авогадро, який говорить про те, що одна молекула будь-якого газу займає однаковий об'єм.

Так як ми не знаємо точних умов задачі, будемо вважати, що реакція відбувається за стандартних умов (температура 0 градусів Цельсія і тиск 1 атмосфера).

Тепер використаємо загальний газовий закон, який описує зв'язок між кількістю речовини, об'ємом і тиском газу.

PV = nRT

P - тиск газу (1 атмосфера) V - об'єм газу (6,72 л) n - кількість речовини (молі) R - газова постійна (0,082 л · атм/моль · К) T - температура (в Кельвінах)

Константи (тиск і газова постійна) залишаються незмінними. Отже, можемо записати:

V/n = RT/P

n = (V * P) / (R * T)

Значення R і T знаємо, вони постійні. Тоді можемо обчислити кількість речовини (молі):

n = (6,72 л * 1 атм) / (0,082 л · атм/моль · К * 273 К)

n ≈ 0,285 моль

Так як коефіцієнт стехіометрії металевого металу в реакції є 1, то масова кількість металу дорівнює кількості речовини.

Маса металу = (кількість речовини металу) * (молярна маса металу)

Молярну масу потрібного металу можна знайти в періодичній системі елементів. Допустимо, що метал є алюміній (Al). Тоді молярна маса алюмінію становить 26,98 г/моль.

Маса металу = 0,285 моль * 26,98 г/моль

Маса металу ≈ 7,68 г

Таким чином, метал, на який діяли розчином сульфатної кислоти, має масу приблизно 7,68 г. Оскільки це приблизне значення, можливими варіантами металу можуть бути алюміній (Al), хром (Cr), залізо (Fe) або інший метал. Для точного визначення металу потрібні додаткові дані.

Answer 2

Щоб визначити метал, необхідно врахувати, що сульфатна кислота (H2SO4) має 2 молекули водню (Н2) та 1 молекулу сульфурної кислоти (SO4). Таким чином, газ, який виділяється під час реакції, буде молекулою водню.

Для визначення маси водню використовуємо формулу:

Маса = об'єм × густина

Відомо, що об'єм газу становить 6,72 л. Густина водню при нормальних умовах (температурі 0 °C та тиску 1 атмосфери) становить 0,089 г/л.

Отже,

Маса водню = 6,72 л × 0,089 г/л = 0,59808 г

Таким чином, маса водню, виділеного під час реакції, складає 0,59808 г.

Оскільки маса тривалентного металу становить 5,4 г, то розраховуємо його кількісний відношення до водню:

Масса металу / Маса водню = 5,4 г / 0,59808 г ≈ 9

Отримане число 9 вказує на те, що кількісне відношення між металом та воднем складає 1:9.

Таким чином, метал може бути літій (Li), осколок калію (K) або розчинник натрію (Na), оскільки вони є тривалентними металами з молярною масою близькою до 5,4 г. Для точного визначення металу потрібні додаткові експерименти, такі як спостереження за забарвленням розчину під час реакції та властивостями металу.