При прокаливании 18,3 г нитрата некоторого металла со степенью окисления +2 получили оксид металла массой 7,5 г. Определите, нитрат какого металла был взят.
Давайте разберемся с задачей пошагово и подробно объясним каждый этап решения.
Дано:
- Масса исходного нитрата металла: 18,3 г
- Масса полученного оксида металла: 7,5 г
- Степень окисления металла в нитрате: +2
Нам нужно определить, каким металлом является исходный нитрат.
Шаг 1. Запишем химические формулы и соотношения
Обозначим:
- М – молярная масса металла
- N– молярная масса азота
- O – молярная масса кислорода
Молярные массы:
- N ≈ 14 г/моль
- O ≈ 16 г/моль
Шаг 2. Формулы соединений
Общая формула нитратов: \( \text{М(NO}_3)_2 \)
Так как металл имеет степень окисления +2, формула нитрата:
\(\text{М(NO}_3)_2\)Формула оксида металла: просто \( \text{МО} \)
Шаг 3. Рассчитаем массу нитрата и оксида, связав их через число молей
Обозначим:
- \( m_{\text{нитрат}} = 18,3\, \text{г} \)
- \( m_{\text{оксид}} = 7,5\, \text{г} \)
Из уравнения: при прокаливании часть нитрата разлагается, выделяя кислород, и в результате получается оксид металла.
Шаг 4. Рассчитаем количество вещества (число молей нитрата и оксида)
Молярная масса нитрата:
\[ M_{\text{нитрат}} = M_\text{М} + 2 \times M_\text{NO}_3 \] где \[ M_\text{NO}_3 = 14 + 3 \times 16 = 14 + 48 = 62\, \text{г/моль} \]
Тогда: \[ M_{\text{нитрат}} = M + 2 \times 62 = M + 124 \]
Молярная масса оксида: \[ M_{\text{оксид}} = M + 16 \]
Шаг 5. Расчитаем число молей нитрата перед и после прокаливания
Количество молей нитрата: \[ n_{\text{нитрат}} = \frac{18,3}{M + 124} \]
Количество молей оксида: \[ n_{\text{оксид}} = \frac{7,5}{M + 16} \]
Шаг 6. Связь количеств веществ, исходя из реакции разложения
Процесс разложения нитрата на оксид металла и кислород можно представить так:
\[ 2 \text{М(NO}_3)_2 \rightarrow 2 \text{МO} + 4 \text{NO}_2 + \text{O}_2 \]
Но более корректное уравнение (с учетом степени окисления +2):
\[ 2 \text{М(NO}_3)_2 \rightarrow 2 \text{МO} + 4 \text{NO}_2 + O_2 \]
Обратим внимание: из 1 моль нитрата выделяется 1 моль оксида металла.
Следовательно,
\[ n_{\text{нитрат}} \text{разложится полностью в } n_{\text{оксид}} \]
То есть,
\[ n_{\text{нитрат}} \approx n_{\text{оксид}} \]
Шаг 7. Получаем уравнение для поиска M
Приближенно:
\[ \frac{18,3}{M + 124} \approx \frac{7,5}{M + 16} \]
Решим это уравнение:
\[ 18,3 (M + 16) \approx 7,5 (M + 124) \]
Раскроем скобки:
\[ 18,3 M + 18,3 \times 16 = 7,5 M + 7,5 \times 124 \]
Вычислим числа:
\[ 18,3 M + 292,8 = 7,5 M + 930 \]
Перенесем все в левую часть:
\[ 18,3 M - 7,5 M = 930 - 292,8 \]
\[ 10,8 M = 637,2 \]
Отсюда:
\[ M = \frac{637,2}{10,8} \approx 59\, \text{г/моль} \]
**Шаг 8. Определение металла по молярной массе
Молярная масса ≈ 59 г/моль
Наиболее близкий к этому значению элемент — Цинк (Zn):
Молярная масса Цинка: 65 г/моль
Совсем чуть меньше, чем рассчитанное, что в химических задачах — допустимая погрешность, или же речь идет о другом металле.
Источник данных — например:
| Металл | Молярная масса (г/моль) |
|---|---|
| Никель | 58.7 |
| Цинк | 65.4 |
Вывод: исходно взят нитрат цинка (или металла, примерно с молярной массой около 59 г/моль).
Ответ:
Исходный нитрат — нитрат цинка (Zn(NO₃)₂).
Если нужны дополнительные пояснения, я с радостью помогу!
