5. На нейтрализацию раствора гидроксида щелочного металла массой 168 г с массовой долей щелочи, равной 10%, потребуется серная кислота массой 14,7 г. Определите металл.

Решение:

1. Рассчитаем массу щелочи (гидроксида) в растворе:
2. \( m(NaOH) = m_{раствора} \times w = 168 \text{ г} \times 0,10 = 16,8 \text{ г} \).
3. Определим молярную массу щелочи. Пусть щелочной металл — R. Тогда формула гидроксида — R(OH)ₓ. Для щелочных металлов x=1, формула — RОН. Молярная масса: \( M(ROH) = M(R) + M(O) + M(H) = M(R) + 16 + 1 = M(R) + 17 \).
4. Рассчитаем количество вещества щелочи:
5. \( \nu(ROH) = \frac{m(ROH)}{M(ROH)} = \frac{16,8 \text{ г}}{M(R) + 17 \text{ г/моль}} \).
6. Напишем уравнение реакции нейтрализации серной кислоты (H₂SO₄) щелочью (ROH):
7. \( 2ROH + H_2SO_4 \rightarrow R_2SO_4 + 2H_2O \).
8. По уравнению реакции, на 2 моль ROH расходуется 1 моль H₂SO₄.
9. Рассчитаем молярную массу серной кислоты: \( M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 2 + 32 + 64 = 98 \text{ г/моль} \).
10. Рассчитаем количество вещества серной кислоты:
11. \( \nu(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{14,7 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль} \).
12. Теперь используем соотношение из уравнения реакции:
13. \( \nu(ROH) = 2 \times \nu(H_2SO_4) = 2 \times 0,15 \text{ моль} = 0,3 \text{ моль} \).
14. Приравниваем полученное количество вещества щелочи из массы и из уравнения реакции:
15. \( \frac{16,8 \text{ г}}{M(R) + 17 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль} \).
16. Решаем уравнение относительно \( M(R) \):
17. \( 16,8 = 0,3 \times (M(R) + 17) \)
18. \( 16,8 = 0,3 M(R) + 5,1 \)
19. \( 0,3 M(R) = 16,8 - 5,1 \)
20. \( 0,3 M(R) = 11,7 \)
21. \( M(R) = \frac{11,7}{0,3} = 39 \text{ г/моль} \).
22. Молярная масса 39 г/моль соответствует калию (K).

Ответ: Металл — калий (K).