Условие задачи

Чему равен при н. у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н. у.). Вычислите эквивалентную массу, мольную массу и атомную массу этого металла.

Решение

Ниже приведено подробное решение задачи по неорганической химии (стехиометрия, понятие эквивалентной массы) с использованием правил данной дисциплины. В решении используются символьные обозначения и арифметические расчёты с использованием символов Unicode вместо LaTeX.

─────────────────────────────
1. Исходные данные задачи

• При нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого идеального газа занимает объем 22,4 л.
• Известно, что 8 г кислорода (по определению – один эквивалент кислорода) содержат 8 г O. Так как молярная масса O₂ = 32 г/моль, получаем, что 8 г кислорода соответствуют 8/32 = 0,25 моль, а его объем –
0,25 моль × 22,4 л/моль = 5,6 л.
Таким образом, эквивалентный объем кислорода при н. у. равен 5,6 л.

• Для двухвалентного металла эквивалентная масса определяется по формуле
Eₘ = A/ν,
где A – атомная масса металла (то есть его молярная масса в г/моль), ν = 2 – валентность металла.

─────────────────────────────
2. Постановка задачи

На сжигание 1,5 г данного металла требуется 0,69 л кислорода (н. у.). Необходимо определить:
а) эквивалентную массу металла;
б) молярную массу (A) металла;
в) атомную массу металла (в а.е.м., равна A).

─────────────────────────────
3. Решение задачи

Шаг 1. Определим, какой объем кислорода соответствует 1 эквиваленту (то есть 8 г кислорода). Мы уже получили, что это 5,6 л.

Шаг 2. Из условия реакции известно, что 1,5 г металла реагируют с 0,69 л кислорода. При условии пропорциональности количества вещества, масса металла, необходимая для реакции с 5,6 л кислорода, вычисляется по правилу:
м₍экв₎ = 1,5 г × (5,6 л / 0,69 л).

Выполним деление:
5,6 / 0,69 ≈ 8,1159.
Тогда:
м₍экв₎ ≈ 1,5 г × 8,1159 ≈ 12,17 г.

Это и есть эквивалентная масса металла, то есть масса металла, которая реагирует с 1 эквивалентом кислорода (5,6 л или 8 г).

Шаг 3. Определим молярную массу (A) металла. Для двухвалентного металла:
эквивалентная масса Eₘ = A/2 → A = 2 × Eₘ.
Таким образом,
A ≈ 2 × 12,17 г ≈ 24,34 г/моль.

Шаг 4. Атомная масса металла в а.е.м. равна его молярной массе в г/моль, то есть около 24,34 а.е.м.

─────────────────────────────
4. Итоговый ответ

• Эквивалентная масса металла ≈ 12,17 г;
• Молярная масса (атомная масса) металла ≈ 24,34 г/моль (≈ 24,34 а.е.м.).

─────────────────────────────
Заключение

Таким образом, при нормальных условиях эквивалентный объем кислорода равен 5,6 л, и полученные величины для данного двухвалентного металла составляют: эквивалентная масса – около 12,17 г, молярная масса – около 24,34 г/моль, что соответствует атомной массе ≈ 24,34 а.е.м. Эти значения характерны, например, для магния.

Это и есть подробное решение задачи с соблюдением правил химической стехиометрии.