Химия
8 класс
Вопрос
Одну из двух пластинок исследуемого металла опустили в раствор нитрата серебра, а другую - в раствор сульфата меди. На обеих пластинках выделился металл, прочно прилегающий к поверхности. Когда в обоих растворах прореагировало одинаковое количество исследуемого металла, масса первого раствора уменьшилась на 1,915 г, а второго - на 0,392 г. Известно также, что гидроокись исследуемого металла трудно растворяется в воде, не растворяется в растворе гидроокиси натрия, но хорошо растворяется в растворе хлорида аммония.
Назовите исследуемый металл и приведите уравнения описанных химических реакций.
Ответ
Исследуемый металл более активен, чем медь и серебро, и вытеснил их из раствора в эквивалентном количестве
$M + nAg^{+} = M^{n+} + nAg$,
$M + \frac{n}{2}Cu^{2+} = M^{n+} + \frac{n}{2} Cu$.
При этом в обоих случаях прореагировало одинаковое ко* личество металла и выделились эквивалентные количества серебра ($Э_1 = 107,9$) и меди ($Э_2 = 31,77$).
При реакции $m$ г металла ($m = n \cdot Э_х$) из раствора удалится $n \cdot Э_1 = 107,9 n$ г ионов серебра и в раствор перейдет $n \cdot Э_x$ г металла $М$
$\Delta m_1 = 107,9n - n \cdot Э_х = 1,915$. (1)
Аналогично при реакции $m$ г металла ($m = n \cdot Э_х$) из раствора удалится $n \cdot Э_2 = 31,77 n$ г ионов меди и в раствор перейдет $n \cdot Э_x$ г металла $М$
$\Delta m_2 = 31,77n - n \cdot Э_x = 0,392$. (2)
Из соотношений (1) и (2) получаем
$\begin{cases} (NULL,9 - Э_x)n = 1,915 \\ (NULL,77 - Э_x)n = 0,392 \end{cases}$,
$n = \frac{1,915}{107,9 - Э_x} = \frac{0,392}{31,77 - Э_x}$,
откуда $Э_x = 12,15$.
Атомная масса неизвестного металла $А = Э \cdot В$, где $В$ - степень окисления (валентность) металла.
$A = 12,15$ (металл одновалентен) - не существует,
$A = 24,30$ (металл двухвалентен) - магний,
$A = 36,45$ (металл трехвалентен) - не существует,
$A = 48,60$ (металл четырехвалентен) - близко к титану.
В реакциях с растворами солей металлы не проявляют степени окисления больше +4, поэтому $A \geq 60,75$ (при $В \geq 5$) рассматривать не имеет смысла.
Химические реакции, описывающие поведение соединений металла, однозначно подтверждают, что неизвестным металлом был магний, а не титан (титан не реагирует с растворами солей, его гидроксид растворяется в растворах щелочей). Гидроксид магния растворим в растворах солей аммония
$Mg(OH)_2 + 2NH_4Cl = MgCl_2 + 2NH_3 + 2H_2O$.