Решение задачи 526: Определение металла M по реакции с H₂SO₄

Задача № 526 Дано: \( m(р-ра\ H_{2}SO_{4}) = 24,5\ г \) \( \omega(H_{2}SO_{4}) = 20\% = 0,2 \) \( m(MSO_{4}) = 7,6\ г \) Найти: Металл \( M \), электронную формулу иона \( M^{2+} \). Решение: 1. Вычислим массу чистой серной кислоты в растворе: \[ m(H_{2}SO_{4}) = m(р-ра) \cdot \omega = 24,5 \cdot 0,2 = 4,9\ г \] 2. Составим уравнение реакции взаимодействия неизвестного металла с серной кислотой: \[ M + H_{2}SO_{4} \rightarrow MSO_{4} + H_{2} \uparrow \] 3. Найдем количество вещества серной кислоты: Молярная масса \( M(H_{2}SO_{4}) = 1 \cdot 2 + 32 + 16 \cdot 4 = 98\ г/моль \). \[ n(H_{2}SO_{4}) = \frac{m}{M} = \frac{4,9}{98} = 0,05\ моль \] 4. Согласно уравнению реакции, количество вещества соли равно количеству вещества кислоты: \[ n(MSO_{4}) = n(H_{2}SO_{4}) = 0,05\ моль \] 5. Вычислим молярную массу полученной соли \( MSO_{4} \): \[ M(MSO_{4}) = \frac{m(MSO_{4})}{n(MSO_{4})} = \frac{7,6}{0,05} = 152\ г/моль \] 6. Определим атомную массу неизвестного металла \( M \): \[ M(M) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 152 \] \[ M(M) + 32 + 64 = 152 \] \[ M(M) = 152 - 96 = 56\ г/моль \] По таблице Менделеева металл с атомной массой 56 — это железо (Fe). 7. Составим электронную формулу иона \( Fe^{2+} \): Атом железа (Fe) имеет порядковый номер 26. Его электронная конфигурация: \[ 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{6} 3d^{6} 4s^{2} \] При образовании иона \( Fe^{2+} \) атом теряет 2 электрона с внешнего \( 4s \)-слоя: \[ Fe^{2+}: 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{6} 3d^{6} \] Распределение по слоям: \( 2\bar{e}, 8\bar{e}, 14\bar{e} \). Ответ: металл — железо (Fe); электронная формула иона \( Fe^{2+} \): \( 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{6} 3d^{6} \) (вариант а).