Задача твоя записана с ошибкой. Я считала эквивалентную молярную массу неизвестного металла, исходя из твоих условий задачи. Увы, эквивалентная молярная масса неизвестного металла оказалась меньше единицы. Такого металла в природе не существует!! ! Задача твоя решаема только при следующих условиях:
m(смеси) = 1000,0 г
m(Me) = 651,0 г
Что-то подсказывает мне, что данная реакция не что иное, как восстановление металла из оксида методом алюминотермии.
В пользу этого умозаключения говорят три факта:
1. Реакция протекала после пропускания электрического заряда через смесь.
2. Реакция экзотермическая с разогревом до 2500 градусов С.
3. Масса смеси после реакции осталась неизменной.
Кроме того, после реакции один из продуктов реакции отмывают избытком серной кислоты или щелочи, получая в остатке слиток красноватого металла. Таким образом производят разделение продуктов реакции. Образовавшийся в результате реакции амфотерный оксид алюминия Al2O3 будет реагировать как с серной кислотой, так и с щелочью.
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + H2O
Последняя реакция протекает при температуре 900 – 1100 градусов С, но поскольку ее осуществляют сразу после первой реакции с разогретой смесью, то она вполне осуществима без дополнительного нагрева.
Методом алюминотермии можно получать такие металлы как Fe, Mn, Cr, Ti и др.
Исходная смесь состояла из черного и серого порошков. Очевидно, что серый порошок – это измельченный алюминий. Следовательно, оксид восстанавливаемого металла был черного цвета. Сам же восстановленный метал – металл красноватого цвета.
Исходя из того, что оксид металла был черного цвета, а сам металл красного цвета, то можно предположить, что восстановленным оксидом был оксид меди (II) CuO.
Однако это только предположения, поэтому попробуем определить оксид восстановленного металла аналитически.
Найдем массу образовавшегося в результате реакции оксида алюминия. Поскольку масса смеси после протекания реакции осталась неизменной, то масса образовавшегося в результате реакции оксида алюминия.
m(Al2O3) = m(смеси) – m(Me) = 1000,0 – 651,0 = 349,0 г
Определить, какой именно металл был восстановлен из оксида, мы сможем, воспользовавшись законом эквивалентов в следующей формулировке:
Массы веществ, вступающих в реакцию замещения или соединения пропорциональны их эквивалентным массам
m(Ме) /m(Al2O3) = Mэкв (Ме) /Мэкв (Al2O3)
Эквивалентная молярная масса оксида Al2O3
Mэкв (Al2O3) = M(Al2O3)*fэкв (Al2O3) = 102*(1/6) = 17 г/моль, где
fэкв (Al2O3) = 1/[z(Al)*x(Al)] = 1/[2*3] = 1/6
z(Al) = 3 – валентность алюминия в оксиде Al2O3
x(Al) = 2 – число атомов алюминия в оксиде Al2O3
Отсюда эквивалентная молярная масса неизвестного металла
Mэкв (Ме) = m(Ме) *Мэкв (Al2O3)/m(Al2O3) = 651,0*17/349,0 = 31,71 г/моль
Атомная масса металла может быть найдена по формуле
А (Me) = Мэкв (Ме) /fэкв (Ме) = Мэкв (Ме) *z(Me), где
z(Me) – валентность металла
fэкв (Ме) = 1/z(Me) - фактор эквивалентности металла.
Пусть z(Me) = 1, тогда атомная масса металла А (Me) = 31,71 г/моль – металла с такой атомной массой не существует
Пусть z(Me) = 2, тогда атомная масса металла А (Me) = 63,42 г/моль – металлом, имеющим близкую атомную массу является медь Cu, оксид которой CuO черного цвета, а сам металл имеет красноватый оттенок.
Пусть z(Me) = 3, тогда атомная масса металла А (Me) = 95,13 г/моль – металлом, имеющим близкую атомную массу является молибден Мо, оксид которой Мо2О3 черного цвета, а а сам металл имеет серебристо-белый оттенок.
Пусть z(Me) = 4, тогда атомная масса металла А (Me) = 126,84 г/моль – элементом, имеющим близкую атомную массу является йод I, который не является металлом.
Дальнейшая проверка показывает, что единственным элементом, удовлетворяющим всем условиям задачи, является медь Cu.
Уравнение реакции
2Al + 3CuO = 3Cu + Al2O3
⇢ 