Неизвестный металл М образует оксиды МО, МО2, а также смешанные оксиды М2О3, М3О4. Смесь оксидов МО2 и М3О4 массой 232.6 г обработали концентрированной соляной кислотой, при этом выделилось 13.44 л газа (н.у.). После обработки такого же количества смеси разбавленным раствором азотной кислоты в осадке был обнаружен только оксид МО2 массой 143.4 г. Определите неизвестный металл, рассчитайте массы оксидов в исходной смеси.

Обозначим молярную массу металла через $A$. В смеси были оксиды $MO_2$ и $M_3O_4$.

1) Что за газ выделяется с конц. HCl и сколько его молей?

Объём газа: $13.44\ \text{л}$ (н.у.).

При действии концентрированной HCl на диоксиды типа $MO_2$ часто выделяется хлор (окисление $\text{Cl}^-$). Для свинца это классическая реакция:

Смешанный оксид свинца $\mathrm{Pb_3O_4}$ можно рассматривать как $\mathrm{2PbO\cdot PbO_2}$: «свинцовая(II) часть» даёт $\mathrm{PbCl_2}$ без газа, а «свинцовая(IV) часть» ведёт себя как $\mathrm{PbO_2}$ и даёт $\mathrm{Cl_2}$. В итоге на 1 моль $\mathrm{Pb_3O_4}$ тоже приходится 1 моль $\mathrm{Cl_2}$.

Значит число молей газа равно сумме молей обоих оксидов:

2) Что означает опыт с разбавленной HNO$_3$?

Сказано: после обработки такого же количества смеси разбавленной азотной кислотой в осадке обнаружен только $MO_2$ массой $143.4\ \text{г}$.

Для свинца это естественно:

• $\mathrm{PbO}$ (часть $\mathrm{Pb_3O_4}$) растворяется в $\mathrm{HNO_3}$ с образованием $\mathrm{Pb(NO_3)_2}$,

• $\mathrm{PbO_2}$ в разбавленной $\mathrm{HNO_3}$ практически не растворяется и остаётся в осадке.

Реакция для $\mathrm{Pb_3O_4}$ (в осадке остаётся только $\mathrm{PbO_2}$):

То есть в осадок попадёт:

• весь исходный $\mathrm{PbO_2}$,

• плюс $\mathrm{PbO_2}$, «содержащийся» в $\mathrm{Pb_3O_4}$ (по 1 молю $\mathrm{PbO_2}$ из 1 моля $\mathrm{Pb_3O_4}$).

Следовательно масса осадка $\mathrm{MO_2}$ соответствует числу молей $MO_2$ в исходной смеси плюс числу молей $M_3O_4$, то есть опять сумме $n(MO_2)+n(M_3O_4)$.

Пусть:

Тогда из обоих опытов: