Для определения металла, который был использован при взаимодействии с кислотой, нам необходимо учитывать закон пропорций в реакциях. В данном случае мы знаем, что при взаимодействии 15 г металла выделилось 8,4 л водорода.
Для начала нам необходимо выразить массу водорода, которая соответствует 8,4 л. Для этого мы воспользуемся уравнением идеального газа: PV = mRT, где P - давление (константа), V - объем газа, m - масса газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура (константа).
Мы знаем, что P, R и T - константы, поэтому уравнение можно переписать как PV = m, где P, R и T можно вынести за скобки. Таким образом, остается PV = m.
Теперь мы можем рассчитать массу водорода. Для этого нам необходимо знать давление и объем газа. Давление можно принять за нормальное атмосферное давление, а объем газа - 8,4 л. Таким образом, мы можем записать:
m = PV = (1 атмосфера) * (8,4 л) = 8,4 атм*л.
Однако в задаче даны значения в граммах, поэтому нам необходимо перевести массу водорода из атмосфер*литров в граммы. Для этого используем молярную массу водорода, которая равна 2 г/моль. Таким образом:
m (г) = (8,4 атм*л) * (2 г/моль) ≈ 16,8 г.
Теперь у нас есть масса водорода, который был выделен при реакции. Известно, что при взаимодействии этой массы водорода с кислотой было использовано 15 г металла.
Таким образом, чтобы определить металл, мы можем сравнить массы водорода и металла, используя пропорцию:
масса водорода / масса металла = моль водорода / моль металла.
Подставляем значения:
16,8 г / 15 г = 1 моль / моль металла.
Мы можем упростить эту пропорцию:
16,8 г * моль металла = 15 г * 1 моль
16,8 г * моль металла = 15 г
моль металла = 15 г / 16,8 г
моль металла ≈ 0,89 моль.
Теперь, чтобы определить металл, мы можем узнать, сколько граммов данного металла соответствует 0,89 моль. Для этого используем молярную массу металла:
масса металла = моль металла * молярная масса металла.
Из таблицы молярных масс металлов, мы находим молярную массу каждого из предложенных вариантов:
а) Na - 23 г/моль
б) Al - 27 г/моль
в) Ca - 40 г/моль
г) Fe - 56 г/моль
Теперь, подставляя значения, мы можем рассчитать массу каждого металла:
а) масса металла = 0,89 моль * 23 г/моль ≈ 20,47 г
б) масса металла = 0,89 моль * 27 г/моль ≈ 24,03 г
в) масса металла = 0,89 моль * 40 г/моль ≈ 35,6 г
г) масса металла = 0,89 моль * 56 г/моль ≈ 49,84 г
Следовательно, металл с массой 15 г, которым был проведен эксперимент, скорее всего является металлом а) Na (натрий).
Обоснование:
Мы сначала рассчитали массу водорода, выделенного при реакции, а затем, используя пропорцию, рассчитали массу металла. Исходя из полученных результатов, масса металла наиболее близка к массе атрия.
Для начала нам необходимо выразить массу водорода, которая соответствует 8,4 л. Для этого мы воспользуемся уравнением идеального газа: PV = mRT, где P - давление (константа), V - объем газа, m - масса газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура (константа).
Мы знаем, что P, R и T - константы, поэтому уравнение можно переписать как PV = m, где P, R и T можно вынести за скобки. Таким образом, остается PV = m.
Теперь мы можем рассчитать массу водорода. Для этого нам необходимо знать давление и объем газа. Давление можно принять за нормальное атмосферное давление, а объем газа - 8,4 л. Таким образом, мы можем записать:
m = PV = (1 атмосфера) * (8,4 л) = 8,4 атм*л.
Однако в задаче даны значения в граммах, поэтому нам необходимо перевести массу водорода из атмосфер*литров в граммы. Для этого используем молярную массу водорода, которая равна 2 г/моль. Таким образом:
m (г) = (8,4 атм*л) * (2 г/моль) ≈ 16,8 г.
Теперь у нас есть масса водорода, который был выделен при реакции. Известно, что при взаимодействии этой массы водорода с кислотой было использовано 15 г металла.
Таким образом, чтобы определить металл, мы можем сравнить массы водорода и металла, используя пропорцию:
масса водорода / масса металла = моль водорода / моль металла.
Подставляем значения:
16,8 г / 15 г = 1 моль / моль металла.
Мы можем упростить эту пропорцию:
16,8 г * моль металла = 15 г * 1 моль
16,8 г * моль металла = 15 г
моль металла = 15 г / 16,8 г
моль металла ≈ 0,89 моль.
Теперь, чтобы определить металл, мы можем узнать, сколько граммов данного металла соответствует 0,89 моль. Для этого используем молярную массу металла:
масса металла = моль металла * молярная масса металла.
Из таблицы молярных масс металлов, мы находим молярную массу каждого из предложенных вариантов:
а) Na - 23 г/моль
б) Al - 27 г/моль
в) Ca - 40 г/моль
г) Fe - 56 г/моль
Теперь, подставляя значения, мы можем рассчитать массу каждого металла:
а) масса металла = 0,89 моль * 23 г/моль ≈ 20,47 г
б) масса металла = 0,89 моль * 27 г/моль ≈ 24,03 г
в) масса металла = 0,89 моль * 40 г/моль ≈ 35,6 г
г) масса металла = 0,89 моль * 56 г/моль ≈ 49,84 г
Следовательно, металл с массой 15 г, которым был проведен эксперимент, скорее всего является металлом а) Na (натрий).
Обоснование:
Мы сначала рассчитали массу водорода, выделенного при реакции, а затем, используя пропорцию, рассчитали массу металла. Исходя из полученных результатов, масса металла наиболее близка к массе атрия.