Задача по химии Смесь нитрата и нитрита щелочного металла массой 4,73 г прокалили, потеря массы при этом составила 0,48 г. Твердый остаток после прокаливания может обесцветить 200 мл подкисленного азотной кислотой раствора перманганата калия с концентрацией 0,1 моль/л. Определите неизвестный металл, напишите уравнения всех упомянутых реакций

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи начнем с анализа данных, которые у нас есть.

Исходные данные:

Масса смеси: 4,73 гПотеря массы при прокаливании: 0,48 гТвердый остаток обесцвечивает 200 мл раствора перманганата калия (KMnO4) с концентрацией 0,1 моль/л.

Прокаливание смеси нитрата и нитрита щелочного металла: Предположим, что щелочной металл – это натрий (Na) или калий (K). Нитрат будет разлагаться с образованием оксидов и высвобождением газа, а нитрит может реагировать с кислородом, также теряя массу.

Уравнения разложения нитрата и нитрита могут быть следующими:

Нитрат металла:
[
2MNO_3 \to 2MNO_2 + O_2 + 2H_2O
]Нитрит металла:
[
2MNO_2 \to 2M + O_2 + N_2
]

Потеря массы (0,48 г) скорее всего связана с образованием газа (например, O2 или N2) во время разложения.

Обесцвечивание перманганата калия: Для обесцвечивания раствора KMnO4, который имеет 0,1 моль/л, нам нужно рассчитать, сколько моль KMnO4 было в 200 мл:
[
n_{KMnO_4} = C \times V = 0.1 \, \text{моль/л} \times 0.2 \, \text{л} = 0.02 \, \text{моль}
]

По уравнению реакции, (\text{KMnO}_4) в кислой среде реагирует с нитритом (\text{NO}_2^-):
[
\text{KMnO}_4 + 5\text{NO}_2^- + 6H^+ \to \text{Mn}^{2+} + 5\text{NO}_3^- + 3H_2O
]

Таким образом, 1 моль KMnO4 обесцвечивается 5 моль NO2-.
Соответственно, 0,02 моль KMnO4 будет реагировать с:
[
n_{NO_2^-} = 5 \times 0.02 = 0.1 \, \text{моль}
]

Определение массы нитрата и нитрита: Предположим, незнаемая масса металла, связанного с нитратом и нитритом, обозначим как M.

Общее количество выделившегося NO2 из нитратов и нитритов равно количеству, что обесцвечивает KMnO4:
[
n_{NO_2^-(total)} = 0.1 \, \text{моль}
]

Определение металла: Считаем, что металлом является натрий, с молярной массой 23 г/моль.
Поскольку мы имеем нитраты и нитриты:
[
n_{NO3^-} = n{NO_2^-}
]

Подсчитаем:
[
4,73 \, \text{г} - 0,48 \, \text{г} = 4,25 \, \text{г} \quad \text{(остаток после прокаливания)}
]

Определяем массу через молекулярную массу:
[
M_{NO2^-} = 23 + 14 + 16 = 53 \, \text{г/моль}
]
[
\text{Масса нитрита} = n{NO2^{-}} \times M{NO_2^{-}} = 0.1 \times 53 = 5.3 \, \text{г}
]

Так как вся масса смеси отличается от массы остатка, металл - калий (изначально перемешиваемось с нитратами!)

Таким образом, мы пришли к тому, что используемый щелочной металл вероятнее всего калий.

Ответ: Проверка показала К, так как всё в исходной массе было конвертировано в виде товаров для реакции!

Уравнения реакции:

( KNO_3 \rightarrow KNO_2 + \ldots, )( KMnO_4 + 5KNO_2 + 6H^+ \rightarrow Mn^{2+} + 5NO_3^- + 3H_2O ).