Посчитать расчеты и определить металл и написать уравнения Металл массой 6,24 г растворили в избытке разбавленной серной кислоты. При этом выделился газ, количеством, достаточным для полного восстановления железа из 6,4 г оксида железа (III). Определите металл. Ответ подтвердите расчетами. Напишите уравнения упомянутых в задании реакций.
Чтобы решить задачу, начнем с того, что необходимо определить количество газа, выделившегося при реакции металла с разбавленной серной кислотой. Газа выделяется, скорее всего, водород, который образуется при реакции металла с кислотой.
Сначала найдем, сколько молей железа (III) оксида ( \text{Fe}_2\text{O}_3 ) находится в 6,4 г этого вещества:
Теперь, для того чтобы определить металл, который реагировал с разбавленной серной кислотой, рассмотрим реакции, которые происходят. Металл реагирует с кислотой с выделением водорода. Обозначим металл как ( \text{M} ):
Теперь определим металл с молярной массой около 52 г/моль. Известные металлы с такой молярной массой - это марганец (( \text{Mn} ), 54,94 г/моль) и хром (( \text{Cr} ), 51,996 г/моль). Наиболее подходящим в нашем случае будет хром.
Итак, металл, который мы определили, - это хром (( \text{Cr} )).
Чтобы решить задачу, начнем с того, что необходимо определить количество газа, выделившегося при реакции металла с разбавленной серной кислотой. Газа выделяется, скорее всего, водород, который образуется при реакции металла с кислотой.
Сначала найдем, сколько молей железа (III) оксида ( \text{Fe}_2\text{O}_3 ) находится в 6,4 г этого вещества:
Рассчитаем молярную массу ( \text{Fe}_2\text{O}_3 ):[
Найдем количество молей оксида железа:\text{M}(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 2 \cdot \text{M}(\text{Fe}) + 3 \cdot \text{M}(\text{O}) = 2 \cdot 55,85 \, \text{г/моль} + 3 \cdot 16 \, \text{г/моль} = 159,7 \, \text{г/моль}
]
[
По уравнению восстановления (\text{Fe}_2\text{O}_3) до железа нужно 3 моля водорода:n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{m}{M} = \frac{6,4 \, \text{г}}{159,7 \, \text{г/моль}} \approx 0,04004 \, \text{моль}
]
[
\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}
]
Таким образом, для восстановление 1 моль ( \text{Fe}_2\text{O}_3 ) потребуется 3 моля ( \text{H}_2 ):
[
Теперь посчитаем, какое количество водорода выделится при реакции с кислотой. Рассчитаем массу водорода:n(\text{H}_2) = 3 \cdot n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = 3 \cdot 0,04004 \, \text{моль} \approx 0,12012 \, \text{моль}
]
[
m(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot M(\text{H}_2) = 0,12012 \, \text{моль} \cdot 2 \, \text{г/моль} \approx 0,24024 \, \text{г}
]
Теперь, для того чтобы определить металл, который реагировал с разбавленной серной кислотой, рассмотрим реакции, которые происходят. Металл реагирует с кислотой с выделением водорода. Обозначим металл как ( \text{M} ):
[
\text{M} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MSO}_4 + \text{H}_2
]
Из уравнения видно, что один моль металла выделяет один моль водорода.
Рассчитаем количество молей металла, если его масса равна 6,24 г. Обозначим молярную массу металла как ( M ):[
n(\text{M}) = \frac{m(\text{M})}{M} = \frac{6,24 \, \text{г}}{M}
]
Для восстановления ( 0,12012 \, \text{моль} ) водорода необходимо соответствующее количество металла:
[
\frac{6,24 \, \text{г}}{M} = 0,12012 \, \text{моль}
]
Теперь можно выразить ( M ):
[
M = \frac{6,24 \, \text{г}}{0,12012 \, \text{моль}} \approx 52 \, \text{г/моль}
]
Теперь определим металл с молярной массой около 52 г/моль. Известные металлы с такой молярной массой - это марганец (( \text{Mn} ), 54,94 г/моль) и хром (( \text{Cr} ), 51,996 г/моль). Наиболее подходящим в нашем случае будет хром.
Итак, металл, который мы определили, - это хром (( \text{Cr} )).
Уравнения реакций:
Реакция металла с серной кислотой:[
Восстановление оксида железа:\text{Cr} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CrSO}_4 + \text{H}_2
]
[
\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O}
]