Химия

С известковой водой осадок может образовать оксид серы(IV) или оксид углерода(IV):

$Ce(OH)_{2} + SO_{2} = CaSO_{3} \downarrow + H_{2}O$;
$Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O$.

Простым веществом $A$, реагирующим с концентрированной серной кислотой с образованием одного из этих двух оксидов, может быть малоактивный металл (при взаимодействии с активным металлом образуется сероводород, а сульфид кальция растворим в воде), сера или углерод. Рассмотрим все три случая.

Напишем уравнение реакции концентрированной серной кислоты с одновалентным металлом в общем виде:

$2A + 2H_{2}SO_{4} = A_{2}SO_{4} + SO_{2} \uparrow + 2H_{2}O$.

Рассчитаем количество вещества осадка и вещества $A$:

$n(CaSO_{3}) = \frac{5,1 г}{120 г/моль} = 0,0425 моль$;
$n(A) = 2n(SO_{2}) = 2n(CaSO_{3}) = 2 \cdot 0,0425 моль = 0,085 моль$.

Молярная масса вещества $A$:

$M(A) = \frac{0,18 г}{0,085 моль} = 2,12 г/моль$.

Металла с такой молярной массой нет. Аналогичные расчеты для двух-, трех- и четырехвалентных металлов позволяют сделать вывод, что вещество $A$ - неметалл.

Допустим, что вещество $A$ - сера:

$S + 2H_{2}SO_{4} = 3SO_{2} \uparrow + 2H_{2}O$.

Рассчитаем массу серы:

$n(S) = \frac{1}{3} n(SO_{2}) = \frac{1}{3} \cdot 0,0425 моль = 0,0142 моль$;
$m(S) = 0,0142 моль \cdot 32 г/моль = 0,45 г$,

что больше, чем по условию задачи (NULL,18 г).

Пусть вещество $A$ - углерод:

$C + 2H_{2}SO_{4} = 2SO_{2} \uparrow + CO_{2} \uparrow + 2H_{2}O$.

Осадок в этом случае будет состоять из $CaCO_{3}$ и $CaSO_{3}$. Рассчитаем количество вещества углерода:

$n(C) = \frac{0,18 г}{12 г/моль} = 0,015 моль$.

Найдем массу осадка:

$n(CaCO_{3}) = n(CO_{2}) = n(C) = 0,015 моль$;
$m(CaCO_{3}) = 0,015 моль \cdot 100 г/моль = 1,5 г$;
$n(CaSO_{3}) = n(SO_{2}) = 2n(C) = 2 \cdot 0,015 моль = 0,03 моль$;
$m(CaSO_{3}) = 0,03 моль \cdot 120 г/моль = 3,6 г$.

Общая масса осадка:

$m(осадка) = 1,5 г + 3,6 г = 5,1 г$.

Это соответствует условию задачи. Таким образом, вещество $A$ - углерод.
Ответ: $C$.