Химия

Ионные гидриды образуются при взаимодействии щелочных или щелочноземельных металлов с водородом. В соответствии с условием данной задачи в смеси должны быть один щелочной металл ($М^I$) и один щелочноземельный металл ($М^{II}$).

Уравнения реакций:

$M^I + \frac{1}{2}H_2 = M^IH$; (1)
$M^{II} + H_2 = M^{II}H_2$; (2)
$M^IH + H_2O = M^IOH + H_2$; (3)
$M^{II} + 2H_2O = M^{II}(OH)_2 + 2H_2$. (4)

Прореагировало: 0,09 г $H_2O$, т. е. 0,005 моль; не прореагировало: 0,18 г $H_2O$, т. е. 0,01 моль. Поскольку все гидроксиды щелочных металлов хорошо растворимы в воде, малорастворимый осадок - это $M^{II}(OH)_2$. Так, в растворе содержатся

$m^{ \prime} [M^IOH + M^{II}(OH)_2] = z$, тогда $30 = \frac{z}{n + 108} 100$, $z = 0,077$ г, что соответствует 40,95% общей массы гидроксидов, т. е. общая масса гидроксидов равна

$m^{ \prime} [M^IOH + M^{II}(OH)_2] = \frac {0,77 \cdot 100}{40,95} = 0,188$ г.

Масса осадка $M^{II} (OH)_2$: $0,188 - 0,077 = 0,111$ г. При прокаливании осадка

$М^{II}(OН)_2 = М^{II}O + Н_2O$ (5)

происходит уменьшение массы на 0,027 г $H_2O$. Таким образом, масса $M^{II}O$ равна 0,084 г и

$\frac {M(M^{II}O)}{M(M^{II}O) + 18} = \frac{0,084}{0,111}$, тогда $M(M^{II}O) = 56$ г/моль;
$M(M^{II}) = M(M^{II}O) - M(O) = 56-16 = 40$ г/моль.

Следовательно, $M^{II}$ - это $Ca$.

Осаждение карбонатом аммония $(NH_4)_2CO_3$:

$Ca(OH)_2+ (NH_4)_2CO_3 = CaCO_3 \downarrow + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$. (6)

Масса раствора равна $0,18 + 0,077 = 0,257$ г.
После осаждения карбонатом аммония

$16,81 = \frac {m(M^I OH)}{m (\: раствора)} 100$.

Обозначим количество $Ca(OH)_2$, находящегося в растворенном состоянии, как $\nu$; $M (Ca(OH)_2) = 74$ г/моль; принимая во внимание условие задачи и уравнение (6), запишем:

$16,81 = \frac {(NULL,077 - \nu \cdot 74) \cdot 100}{0,257 - \nu \cdot 74 + 2 \cdot 18}, \nu = 5 \cdot 10^{-4}$ моль.

Общее количество вещества $Ca(OH)_2$ (в виде осадка и в растворенном состоянии):

$\nu (Ca(OH)_2) = \frac{0,111}{74} + 5 \cdot 10^{-4} = 0,002$ моль, что соответствует 0,148 г.
Согласно уравнениям (3) и (4)

$\nu (H_2O) = 0,004$ моль (для $M^{II}H_2)$;
$\nu (H_2O) = 0,001$ моль (для $M^IH$);
$\nu (M^IOH) = 0,001$ моль.

В соответствии с общей массой гидроксидов, равной 0,188 г, и уравнением (6)

$m (M^IOH) = 0,188 - 0,148 = 0,04$ г;
$M (M^IOH) = \frac {m (M^I OH)}{\nu (M^I OH)} = \frac{0,04}{0,001} = 40$ г/моль.

Таким образом, вещество $M^IOH$ - это $NaOH$.
Состав исходной смеси: 0,002 моль $Ca$ и 0,001 моль $Na$ (т. е. 0,080 г $Ca$ и 0,023 г $Na$).