9. Сплав массой 21,1 г, содержащий цинк (массовая доля равна 61.9%) и двухвалентный металл, растворили в соляной кислоте. В результате реакции выделился водород объемом 8,96 дм³. Установите металл.

1. Рассчитаем массу цинка в сплаве:

Масса Zn = 21.1 г * 61.9% = 21.1 г * 0.619 = 13.0589 г

2. Рассчитаем массу неизвестного двухвалентного металла:

Масса неизвестного металла = 21.1 г - 13.0589 г = 8.0411 г

3. Найдем количество вещества водорода (при н.у.):

V(H₂) = 8.96 дм³ = 8.96 л

n(H₂) = V / V_m = 8.96 л / 22.4 л/моль = 0.4 моль

4. Составим уравнения реакций с соляной кислотой:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Me + 2HCl → MeCl₂ + H₂↑ (где Me - неизвестный двухвалентный металл)

Из уравнений видно, что 1 моль водорода выделяется при взаимодействии 1 моль металла.

Следовательно, количество вещества неизвестного металла равно количеству вещества водорода: n(Me) = 0.4 моль.

5. Рассчитаем молярную массу неизвестного металла:

M(Me) = масса / количество вещества = 8.0411 г / 0.4 моль = 20.10275 г/моль

Поскольку неизвестный металл двухвалентный, ищем в таблице Менделеева металл с молярной массой, близкой к 20.1 г/моль. Таковым является Кальций (Ca), молярная масса которого примерно 40 г/моль. Однако, в задании указано, что масса сплава 21.1 г. После перерасчета, получилось, что масса неизвестного металла 8.0411 г, что в свою очередь дает молярную массу 20.10275 г/моль. При внимательном рассмотрении, скорее всего, имеется в виду, что выделилось 8.96 л водорода, при взаимодействии только неизвестного металла. В таком случае, количество вещества металла = 0.4 моль. И мы получаем молярную массу 20.10275 г/моль. Это значение не соответствует ни одному двухвалентному металлу. Вероятно, в задаче допущена ошибка.

Предположим, что неизвестный металл — это кальций (Ca), тогда его молярная масса ≈ 40 г/моль. В этом случае, если бы выделилось 0.4 моль водорода, масса кальция была бы:

m(Ca) = 0.4 моль * 40 г/моль = 16 г.

Тогда масса сплава была бы 13.0589 г (Zn) + 16 г (Ca) = 29.0589 г, что не совпадает с условием (21.1 г).

Если предположить, что массовая доля цинка была рассчитана неверно, и весь сплав массой 21.1 г прореагировал с HCl, выделив 8.96 дм³ водорода, то:

n(H₂) = 0.4 моль.

Если бы металл был Zn, то n(Zn) = 0.4 моль. M(Zn) = 21.1 г / 0.4 моль = 52.75 г/моль (неверно).

Если бы металл был двухвалентным, то M(Me) = 21.1 г / 0.4 моль = 52.75 г/моль (неверно).

Пересмотрим расчет:

Масса Zn = 21.1 г * 0.619 = 13.0589 г.

n(Zn) = 13.0589 г / 65.38 г/моль ≈ 0.1997 моль.

Реакция Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Из этого следует, что n(H₂ от Zn) = 0.1997 моль.

Общий объем H₂ = 8.96 дм³. n(H₂ общий) = 8.96 / 22.4 = 0.4 моль.

n(H₂ от неизвестного металла) = 0.4 моль - 0.1997 моль ≈ 0.2003 моль.

Так как неизвестный металл двухвалентный, то n(Me) = n(H₂ от Me) ≈ 0.2003 моль.

Масса неизвестного металла = 21.1 г - 13.0589 г = 8.0411 г.

M(Me) = 8.0411 г / 0.2003 моль ≈ 40.145 г/моль.

Молярная масса, близкая к 40.145 г/моль, у кальция (Ca).

Ответ: Кальций (Ca)