Определение формулы нитрата неизвестного металла
В результате термического разложения 45 г нитрата неизвестного металла образовалось 20 г оксида металла(III), в котором массовая доля металла составляла 70%, и газовая смесь с плотностью 1,984 г/л (н. у.). Определите формулу исходной соли и запишите уравнение реакции её разложения.
Дано
`m(Me(NO_3)_3) = 45 text{ г}`
`m(Me_2O_3) = 20 text{ г}`
`ω(Me) = 70%`
`ρ(газа) = 1.984 text{ г/л}`
Найти
`Me(NO_3)_3 = text{ ?}`
Решение
Найдём массу кислорода в оксиде металла(III):
`m(O) = m(Me_2O_3) - m(Me) = 20 - 14 = 6 text{ г}`
Найдём количество вещества кислорода в оксиде:
`n(O) = (m(O))/(M(O)) = 6/16 = 0.375 text{ моль}`
Так как оксид металла(III) имеет формулу Me₂O₃, то количество вещества оксида:
`n(Me_2O_3) = (n(O))/3 = 0.375/3 = 0.125 text{ моль}`
Найдём молярную массу оксида:
`M(Me_2O_3) = (m(Me_2O_3))/(n(Me_2O_3)) = 20/0.125 = 160 text{ г/моль}`
Найдём молярную массу металла:
`M(Me) = (M(Me_2O_3) - 3*M(O))/2 = (160 - 48)/2 = 56 text{ г/моль}`
Металл с молярной массой 56 г/моль — железо (Fe). Запишем уравнение реакции разложения нитрата железа(III):
`4Fe(NO_3)_3 = 2Fe_2O_3 + 12NO_2 text{↑} + 3O_2 text{↑}`
Найдём молярную массу газовой смеси:
`M(газа) = ρ(газа) * V_m = 1.984 * 22.4 = 44.44 text{ г/моль}`
Проверим среднюю молярную массу газовой смеси по уравнению реакции:
`M_text{ср.теор.}(газа) = (n(NO_2)*M(NO_2) + n(O_2)*M(O_2))/(n(NO_2) + n(O_2)) = (12*46 + 3*32)/(12 + 3) = 43.2 text{ г/моль}`
Расхождение с экспериментальным значением связано с округлением молярных масс, формула соли — Fe(NO₃)₃.
Ответ
`Fe(NO_3)_3`