metal 1.385 g excess HCl 20.0℃ 755 mmHg 382.6 mL gas

metal 1.385 g excess HCl 20.0℃ 755 mmHg 382.6 mL gas

Treatment of 1.385 g of an unknown metal M

with an excess of aqueous HCl

evolved a gas that was found to have

a volume of 382.6 mL at 20.0℃ and 755 mmHg pressure.

Heating the reaction mixture to evaporate the water and

remaining HCl then gave a white crystalline compound, MClx.

After dissolving the compound in 25.0 g of water,

the melting point of the resulting solution was –3.53℃.

a. How many moles of H2 gas are evolved?

b. What mass of MClx is formed?

c. What is the molality of particles (ions) in the solution of MClx?

d. How many moles of ions are in the solution?

e. What are the formula and molecular mass of MClx?

f. What is the identity of the metal M?

---------------------------------------------------

a. How many moles of H2 gas are evolved?

PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

n = PV / RT

= [(755/760) (382.6/1000)] / [(0.08206) (273.15 + 20.0)]

= 0.01579999

= 0.0158 mol

---> 발생한 H2 기체의 몰수

b. What mass of MClx is formed?

금속과 HCl의 반응식

M + x HCl → MClx + (x/2) H2

HCl의 계수(몰수) = Cl의 계수(몰수) 이므로,

Cl : H2 = x : (x/2)

= 1 : 1/2 = ? mol : 0.0158 mol

? = 0.0158 / (1/2)

= 0.0316 mol Cl

---> 반응한 Cl의 몰수

Cl의 몰질량 = 35.45 g/mol 이므로,

0.0316 mol × (35.45 g/mol)

= 1.12 g Cl

---> 반응한 Cl의 질량

MClx의 질량을 계산하면,

1.385 + 1.12

= 2.505 g

c. What is the molality of particles (ions) in the solution of MClx?

어는점내림. Freezing-point depression

ΔTf = Kf × m 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1920 )

m = ΔTf / Kf

= 3.53 / 1.86

= 1.898

= 1.90 m

---> 전체 이온들의 몰랄농도

d. How many moles of ions are in the solution?

몰랄농도 = 용질 mol수 / 용매 kg수 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2667 )

용질 mol수 = 몰랄농도 × 용매 kg수

= 1.90 × (25.0/1000)

= 0.0475 mol

---> 전체 이온들의 몰수

e. What are the formula and molecular mass of MClx?

M의 몰수 = 전체 이온들의 몰수 – Cl의 몰수

= 0.0475 – 0.0316

= 0.0159 mol

Cl의 몰수 / M의 몰수

= 0.0316 / 0.0159

= 1.99

≒ 2

---> M의 몰수 : Cl의 몰수 = 1 : 2

---> MClx의 화학식 = MCl2

MCl2의 계수(몰수) = M의 계수(몰수) 이므로,

몰질량, M = W / n

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

= MCl2의 질량 / MCl2의 몰수

= 2.505 g / 0.0159 mol

= 157.5 g/mol

---> MCl2의 몰질량

f. What is the identity of the metal M?

M의 원자량 = MCl2의 질량 – Cl2의 질량

= 157.5 – 2(35.45)

= 86.6

---> 원자량이 86.6이면서,

또한 원자가가 2인 원소를

주기율표에서 찾아보면,

M = Sr (Strontium, 스트론튬)

( Sr의 원자량 = 87.62 )

[키워드] SrCl2 기준