Rozwiązanie:

Korzystając z poniższych wzorów obliczmy pOH, a następnie stężenie jonów OH^- w roztworze:

$\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14$

$\mathrm{pOH}=14\text{-}\mathrm{pH}$

$\mathrm{pOH}=14-12=2$

$\left[\mathrm{OH}{}^{-}\right]=10^{-\mathrm{pOH}}$

$\left[\mathrm{OH}{}^{-}\right]=10^{-2}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Znając objętość roztworu oraz stężenie molowe jonów OH^-, obliczmy ile moli tych jonów znajduje się w roztworze:

$n=C_m\cdot V$

$n_{\mathrm{OH}{}^{-}}=10^{-2}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\cdot 3\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3=3\cdot 10^{-2}\mathrm{mol}$

Zapiszmy ogólne równanie reakcji tlenku metalu dwuwartościowego z wodą:

$\mathrm{MeO}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{Me}(\mathrm{OH}){}_2$

W wyniku reakcji powstaje wodorotlenek, który dysocjuje w wodzie zgodnie z równaniem:

$\mathrm{Me}(\mathrm{OH}){}_2\to \mathrm{Me}{}^{2+}+2\mathrm{OH}{}^{-}$

Możemy zatem zauważyć, że z 1 mola tlenku MeO powstają 2 mole jonów OH^- (przy założeniu, że wodorotlenek Me(OH)₂ jest mocną zasadą). Obliczmy zatem ile moli tlenku metalu przereagowało z wodą, skoro powstało 3 ⋅ 10^-2 moli jonów OH^-.

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\mathrm{MeO}& -& 2\mathrm{mol}\mathrm{OH}{}^{-}\\ & & \\ x& -& 3\cdot 10^{-2}\mathrm{mol}\mathrm{OH}{}^{-}\end{array}$

$x=\frac{1\mathrm{mol}\cdot 3\cdot 10^{-2}\mathrm{mol}}{2\mathrm{mol}}=0,015\mathrm{mol}\mathrm{MeO}$

Wykorzystując informację, że do reakcji użyto 2,295 g tlenku MeO oraz wiedząc, że stanowi to 0,015 moli, wyznaczmy masę 1 mola tlenku:

$\begin{array}{l}\begin{array}{ccc}0,015\mathrm{mol}\mathrm{MeO}& -& 2,295\mathrm{g}\\ & & \\ 1\mathrm{mol}\mathrm{MeO}& -& y\end{array}\end{array}$

$y=\frac{1\mathrm{mol}\cdot 2,295\mathrm{g}}{0,015\mathrm{mol}}=153\mathrm{g}$

$M_{\mathrm{MeO}}=153\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

Masa molowa metalu jest równa:

$M_{\mathrm{Me}}=153\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}-16\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=137\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$\mathrm{Me}=\mathrm{Ba}$

Odpowiedź. Metal tworzący tlenek to bar.