Какой металл был полностью восстановлен из 22,1 г оксида металла, известного человечеству с древности, с использованием

Orel

37

Дано: масса оксида металла $m_{\text{оксид}}=22,1\text{г}$, объем водорода $V_{\text{водород}}=3,36\text{л}$.

Мы знаем, что реакция между металлом и кислородом может происходить по следующему уравнению:

$$M_{\text{металла}}+O_{\text{оксигена}}\to M_{\text{оксид}}$$

Также известно, что водород способен восстанавливать оксиды металлов:

$$M_{\text{металла}}+H_2\to M+H_{2}O$$

Будем считать, что оксид металла полностью восстановлен водородом, тогда в уравнении реакции будет верно следующее:

$$M_{\text{оксид}}+H_2\to M+H_{2}O$$

Мы можем найти молекулярную массу оксида металла и определить соответствующий металл, используя периодическую систему элементов. Но для начала, давайте найдем количество вещества водорода, используя уравнение состояния идеального газа:

$$PV=nRT$$

где $P$ - давление, $V$ - объем, $n$ - количество вещества, $R$ - универсальная газовая постоянная, $T$ - температура.

Давайте предположим, что давление и температура остаются постоянными, и запишем:

$$n=\frac{PV}{RT}$$

Мы знаем, что универсальная газовая постоянная $R$ равна 0,0821 л * атм / (моль * К), и примем температуру равной комнатной температуре, примерно 298 К. Подставив значения в формулу, получим:

$$n=\frac{3,36\text{л}\times 1\text{атм}}{(0,0821\text{л}\text{атм}/(\text{моль}\text{К}))\times (298\text{К})}$$

$$n\approx 0,137\text{моль}$$

Теперь давайте найти количество вещества металла, которое было полностью восстановлено из оксида:

$$n_M=2\times n_{H_2}$$
$$=2\times 0,137\text{моль}$$
$$=0,274\text{моль}$$

Теперь, используя массы оксида металла и количества вещества металла, найдем молярную массу металла:

$$M_{\text{металла}}=\frac{m_{\text{оксид}}}{n_M}$$
$$=\frac{22,1\text{г}}{0,274\text{моль}}$$
$$M_{\text{металла}}\approx 80,7\text{г/моль}$$

Теперь, чтобы найти порядковый номер металла, найдем элемент в периодической системе элементов с ближайшей молярной массой, приближенной к 80,7 г/моль. Порядковый номер элемента, у которого молярная масса ближе всего к этой величине, будет ответом на задачу.

Из таблицы периодической системы элементов, мы можем увидеть, что масса ближе всего к 80,7 г/моль у элемента № 39, и этим элементом является иродий (Ir).

Таким образом, порядковый номер металла в ответе - 39.