Question

Для взаємодії тривалентного металу масою 20,8 г витрачено хлор об'ємом 13,44 л (н.у). Назвіть метал

Answer 1

Для розв'язання цієї задачі варто скористатися законом дослідження газів Авогадро:

V = n * V_0 / N_A,

де V - об'єм газу при заданих умовах (в даному випадку, 13,44 л), n - кількість молекул газу, V_0 - молярний об'єм газу за нормальних умов (24,45 л), N_A - число Авогадро (6,02*10^23).

Щоб знайти кількість молекул газу, необхідних для реакції з металом, потрібно скористатися хімічним рівнянням реакції та стехіометрією.

Нехай M - це тривалентний метал, тоді хімічне рівняння реакції може мати вигляд:

2M + 3Cl2 = 2MCl3

З цього рівняння можна зрозуміти, що на 1 молекулу металу потрібно 3 молекули хлору, або що для 1 моля металу необхідно 3 моля хлору.

Знаходимо кількість молей хлору у заданому об'ємі:

n(Cl2) = V * P / (R*T),

де P - тиск газу (якщо не вказано, вважаємо, що це нормальний тиск 1 атм), R - універсальна газова стала, T - температура газу (якщо не вказано, вважаємо, що це нормальна температура 273 К).

n(Cl2) = 13,44 * 1 / (0,0821*273) = 0,531 моль.

Враховуючи стехіометрію, для даної реакції необхідно 1/3 такої кількості молекул металу:

n(M) = 0,531 / 3 = 0,177 моль.

Знаходження маси металу з цієї кількості моль виконується з використанням молярної маси металу:

m(M) = n(M) * M(M),

де M(M) - молярна маса металу.

m(M) = 0,177 * M(M).

Тому, щоб знайти назву металу, нам потрібно знати його молярну масу. Якщо М - тривалентний метал, з його хлориду можна визначити його молярну масу, складаючи і розв'язуючи рівняння:

MCl3 --> M + 3Cl2
m(MCl3) = m(M) + 3 * m(Cl2)

20,8 г = M(MCl3)*0,531 моль + 3*71 г/моль*0,531 моль

M(MCl3) = 61 г/моль.

Отже, молярна маса металу дорівнює 61 г/моль.
Знайдемо метал, який має молярну масу 61 г/моль.
Це алюміній (Al) - тривалентний метал з молярною масою 26,98 г/моль.

Таким чином, метал, який взаємодіє з хлором, є алюміній.