2023-03-20
Пластинку из неизвестного металла опустили в 113,5 г водного раствора с массовой долей неизвестного вещества 30 %. После окончания реакции масса раствора составила 85,88 % от исходной, объем выделившегося газа 11,2 л (н. у.), а масса пластинки не изменилась. Бинарное соединение металла с выделившимся газом содержит 85,90 % металла. Установите материал пластинки и вещество, находившееся в растворе.
Решение:
Рассчитаем потерю массы раствора, которая равна массе выделившегося газа: $m = (1 - 0,8588) \cdot 113,5 г = 16,03 г$. Молярная масса газа составляет: $M(газа) = \frac{m(газа)}{n(газа)} = \frac{m(газа) \cdot V_{m} }{V(газа)} = \frac{16,03 г \cdot 22,4л/ моль}{11,2 л} = 32,0 г/моль$.
Выделившийся газ - кислород. Пусть молярная масса эквивалентов металла в соединении с кислородом равна $M_{экв}$ г/моль.
С 85,90 г металла связаны 14,10 г кислорода,
с $M_{экв}$ г металла связаны 8,0 г кислорода,
откуда $M_{экв} = 48,7$.
Перебирая значения числа эквивалентности $n$ металла от 1 до 6 и учитывая, что $M(Me) = nM \left ( \frac{1}{n} Me \right )$, получаем единственное решение: $n = 4$, металл - $Pt$.
Описанная в условии реакция представляет собой каталитическое разложение пероксида водорода:
$2H_{2}O_{2} = 2H_{2}O + O_{2} \uparrow$.
$n(O_{2}) = 0,50 моль, n(H_{2}O_{2}) = 1,00 моль, m(H_{2}O_{2}) = 34,0 г$,
$\omega (H_{2}O_{2}) = \frac{34,0 г}{113,35 г} = 0,30$, что совпадает с данными условия.