Химия
8 класс
Вопрос
В колбе нагрели 0,18 г простого вещества с избытком концентрированной серной кислоты. Газообразные продукты реакции пропустили в избыток раствора гидроксида кальция, при этом выпало 5,1 г осадка. Определите исходное вещество A. Ответ подтвердите соответствующими расчетами и уравнениями реакций.
Ответ
Осадок с известковой водой может образовать оксид серы (IV), выделяющийся при взаимодействии концентрированной серной кислоты с малоактивными металлами и неметаллами:
Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O.
При взаимодействии концентрированной серной кислоты с активными металлами может выделяться сероводород, но сульфид кальция растворим в воде.
ν(CaSO3)=5,1/120=0,0425 моль.
Для одновалентного металла уравнение реакции
2A+2H2SO4=A2SO4+SO2↑+2H2O
Из этого уравнения находим молярную массу металла: 0,180,0425⋅2=2,12 г/моль металла A. Для 2-, 3-, 4-валентных металлов получаются соответственно 4,24, 6,36, 8,48 г/моль.
Металлов с такой молярной массой нет. Значит, вещество A - неметалл. Продуктом его окисления концентрированной серной кислотой является газ, взаимодействующий с известковой водой с образованием осадка. Веществом A может быть сера или углерод.
Для серы:
S+2H2SO4=3SO2+2H2O;
ν(S)=0,18/32=0,056 моль;
ν(SO2)=0,056⋅3=0,0168 моль;
m(CaSO3)=0,0168⋅120=2,04 г, что меньше 5,1 г.
Для углерода:
C+2H2SO4=2SO2+CO2+2H2O;
ν(CaCO3)=ν(C)=0,18/12=0,015 моль;
m(CaCO3)=0,015⋅100=1,5 г;
ν(CaSO3)=ν(SO2)=0,03 моль;
m(CaSO3)=0,03⋅120=3,6 г.
Общая масса осадка равна 1,5 + 3,6 = 5,1 г, что соответствует условию задачи. Таким образом, вещество A - углерод.