Задача по химии Смесь нитрата и нитрита щелочного металла массой 4,73 г прокалили, потеря массы при этом составила 0,48 г. Твердый остаток после прокаливания может обесцветить 200 мл подкисленного азотной кислотой раствора перманганата калия с концентрацией 0,1 моль/л. Определите неизвестный металл, напишите уравнения всех упомянутых реакций
Для решения задачи начнем с анализа данных, которые у нас есть.
Исходные данные:
Масса смеси: 4,73 гПотеря массы при прокаливании: 0,48 гТвердый остаток обесцвечивает 200 мл раствора перманганата калия KMnO4KMnO4KMnO4 с концентрацией 0,1 моль/л.
Прокаливание смеси нитрата и нитрита щелочного металла:
Предположим, что щелочной металл – это натрий NaNaNa или калий KKK. Нитрат будет разлагаться с образованием оксидов и высвобождением газа, а нитрит может реагировать с кислородом, также теряя массу.
Уравнения разложения нитрата и нитрита могут быть следующими:
Потеря массы 0,48г0,48 г0,48г скорее всего связана с образованием газа например,O2илиN2например, O2 или N2например,O2илиN2 во время разложения.
Обесцвечивание перманганата калия:
Для обесцвечивания раствора KMnO4, который имеет 0,1 моль/л, нам нужно рассчитать, сколько моль KMnO4 было в 200 мл: nKMnO4=C×V=0.1 моль/л×0.2 л=0.02 моль
n_{KMnO_4} = C \times V = 0.1 \, \text{моль/л} \times 0.2 \, \text{л} = 0.02 \, \text{моль} nKMnO4=C×V=0.1моль/л×0.2л=0.02моль
По уравнению реакции, KMnO4\text{KMnO}_4KMnO4 в кислой среде реагирует с нитритом NO2−\text{NO}_2^-NO2−: KMnO4+5NO2−+6H+→Mn2++5NO3−+3H2O
\text{KMnO}_4 + 5\text{NO}_2^- + 6H^+ \to \text{Mn}^{2+} + 5\text{NO}_3^- + 3H_2O KMnO4+5NO2−+6H+→Mn2++5NO3−+3H2O
Таким образом, 1 моль KMnO4 обесцвечивается 5 моль NO2-. Соответственно, 0,02 моль KMnO4 будет реагировать с: nNO2−=5×0.02=0.1 моль
n_{NO_2^-} = 5 \times 0.02 = 0.1 \, \text{моль} nNO2−=5×0.02=0.1моль
Определение массы нитрата и нитрита:
Предположим, незнаемая масса металла, связанного с нитратом и нитритом, обозначим как M.
Общее количество выделившегося NO2 из нитратов и нитритов равно количеству, что обесцвечивает KMnO4: nNO2−(total)=0.1 моль
n_{NO_2^-(total)} = 0.1 \, \text{моль} nNO2−(total)=0.1моль
Определение металла:
Считаем, что металлом является натрий, с молярной массой 23 г/моль. Поскольку мы имеем нитраты и нитриты: nNO<em>3−=n</em>NO2−
n_{NO<em>3^-} = n</em>{NO_2^-} nNO<em>3−=n</em>NO2−
Так как вся масса смеси отличается от массы остатка, металл - калий изначальноперемешиваемосьснитратами!изначально перемешиваемось с нитратами!изначальноперемешиваемосьснитратами!
Таким образом, мы пришли к тому, что используемый щелочной металл вероятнее всего калий.
Ответ: Проверка показала К, так как всё в исходной массе было конвертировано в виде товаров для реакции!
Для решения задачи начнем с анализа данных, которые у нас есть.
Исходные данные:
Масса смеси: 4,73 гПотеря массы при прокаливании: 0,48 гТвердый остаток обесцвечивает 200 мл раствора перманганата калия KMnO4KMnO4KMnO4 с концентрацией 0,1 моль/л.Прокаливание смеси нитрата и нитрита щелочного металла: Предположим, что щелочной металл – это натрий NaNaNa или калий KKK. Нитрат будет разлагаться с образованием оксидов и высвобождением газа, а нитрит может реагировать с кислородом, также теряя массу.
Уравнения разложения нитрата и нитрита могут быть следующими:
Нитрат металла:2MNO3→2MNO2+O2+2H2O 2MNO_3 \to 2MNO_2 + O_2 + 2H_2O
2MNO3 →2MNO2 +O2 +2H2 OНитрит металла:
2MNO2→2M+O2+N2 2MNO_2 \to 2M + O_2 + N_2
2MNO2 →2M+O2 +N2
Потеря массы 0,48г0,48 г0,48г скорее всего связана с образованием газа например,O2илиN2например, O2 или N2например,O2илиN2 во время разложения.
Обесцвечивание перманганата калия: Для обесцвечивания раствора KMnO4, который имеет 0,1 моль/л, нам нужно рассчитать, сколько моль KMnO4 было в 200 мл:
nKMnO4=C×V=0.1 моль/л×0.2 л=0.02 моль n_{KMnO_4} = C \times V = 0.1 \, \text{моль/л} \times 0.2 \, \text{л} = 0.02 \, \text{моль}
nKMnO4 =C×V=0.1моль/л×0.2л=0.02моль
По уравнению реакции, KMnO4\text{KMnO}_4KMnO4 в кислой среде реагирует с нитритом NO2−\text{NO}_2^-NO2− :
KMnO4+5NO2−+6H+→Mn2++5NO3−+3H2O \text{KMnO}_4 + 5\text{NO}_2^- + 6H^+ \to \text{Mn}^{2+} + 5\text{NO}_3^- + 3H_2O
KMnO4 +5NO2− +6H+→Mn2++5NO3− +3H2 O
Таким образом, 1 моль KMnO4 обесцвечивается 5 моль NO2-.
Соответственно, 0,02 моль KMnO4 будет реагировать с:
nNO2−=5×0.02=0.1 моль n_{NO_2^-} = 5 \times 0.02 = 0.1 \, \text{моль}
nNO2− =5×0.02=0.1моль
Определение массы нитрата и нитрита: Предположим, незнаемая масса металла, связанного с нитратом и нитритом, обозначим как M.
Общее количество выделившегося NO2 из нитратов и нитритов равно количеству, что обесцвечивает KMnO4:
nNO2−(total)=0.1 моль n_{NO_2^-(total)} = 0.1 \, \text{моль}
nNO2− (total) =0.1моль
Определение металла: Считаем, что металлом является натрий, с молярной массой 23 г/моль.
Подсчитаем:Поскольку мы имеем нитраты и нитриты:
nNO<em>3−=n</em>NO2− n_{NO<em>3^-} = n</em>{NO_2^-}
nNO<em>3− =n</em>NO2−
4,73 г−0,48 г=4,25 г(остаток после прокаливания) 4,73 \, \text{г} - 0,48 \, \text{г} = 4,25 \, \text{г} \quad \text{(остаток после прокаливания)}
4,73г−0,48г=4,25г(остаток после прокаливания)
Определяем массу через молекулярную массу:
MNO<em>2−=23+14+16=53 г/моль M_{NO<em>2^-} = 23 + 14 + 16 = 53 \, \text{г/моль}
MNO<em>2− =23+14+16=53г/моль Масса нитрита=n</em>NO<em>2−×M</em>NO2−=0.1×53=5.3 г \text{Масса нитрита} = n</em>{NO<em>2^{-}} \times M</em>{NO_2^{-}} = 0.1 \times 53 = 5.3 \, \text{г}
Масса нитрита=n</em>NO<em>2−×M</em>NO2− =0.1×53=5.3г
Так как вся масса смеси отличается от массы остатка, металл - калий изначальноперемешиваемосьснитратами!изначально перемешиваемось с нитратами!изначальноперемешиваемосьснитратами!
Таким образом, мы пришли к тому, что используемый щелочной металл вероятнее всего калий.
Ответ: Проверка показала К, так как всё в исходной массе было конвертировано в виде товаров для реакции!
Уравнения реакции:
KNO3→KNO2+…, KNO_3 \rightarrow KNO_2 + \ldots, KNO3 →KNO2 +…,KMnO4+5KNO2+6H+→Mn2++5NO3−+3H2O KMnO_4 + 5KNO_2 + 6H^+ \rightarrow Mn^{2+} + 5NO_3^- + 3H_2O KMnO4 +5KNO2 +6H+→Mn2++5NO3− +3H2 O.