Oblicz masę atomową czterowartościowego metalu
Wiedząc, że 0,4 g czterowartościowego metalu w reakcji z kwasem daje 390 cm3 wodoru (w temperaturze 285K i pod ciśnieniem normalnym), oblicz masę atomową tego metalu.
Odpowiedź eSzkola.pl
Zapisujemy wzór ogólny dla reakcji 4-wartościowego metalu Me z nieznanym kwasem HnR:
gdzie n oznacza liczbę atomów wodoru, R resztę kwasową o wartościowości n, a największy wspólny dzielnik dla wartościowości metalu oraz reszty kwasowej.
Obliczamy ze wzoru Clapeyrona liczbę moli, jaka powstała w danych warunkach ciśnienia i temperatury:
pV = nRT
n = pV/RT = 1013×0,390/83,14×285 = 0,0167 mola
Masa 0,0167 mola wodoru wynosi:
m = n×M = 0,0167×2 = 0,0334 g H2
Znając masę otrzymanego wodoru w reakcji kwasu z metalem, układamy proporcję – wiedząc, że nx/a grama metalu daje 4n/2a grama wodoru, z 0,4 grama metalu powstanie 0,0334 g wodoru:
0,4 g Me – 0,0334 g H2
nx/a g Me – 4n/2a g H2
Po mnożeniu otrzymujemy poniższe równanie:
Dzieląc równanie stronami przez n/a, przyjmuje ono postać:
0,4×4 = 0,0334x
x ≈ 48 g
Masa ta odpowiada masie molowej, a tym samym masie atomowej 4-wartościowego pierwiastka, którym jest tytan.
Odpowiedź: Masa atomowa 4-wartościowego pierwiastka wynosi 48u.