Решение Задачи 10-2 (авторы: Медведев И. Н., Долженко В. Д.)

1) В опыте 1 одно из трёх простых веществ В не растворилось в щёлочи.

В опыте 2 получен раствор нитрата В с непрореагировавшим избытком азотной кислоты ( раствор 2 ). После упаривания раствора ( опыт 3 ) удалили избыток азотной кислоты, твёрдый остаток растворили в воде при этом в растворе содержится только нитрат. Из него при реакции с сульфидом калия выпадает чёрный осадок Е, вероятно, сульфида В. Пусть Е имеет формулу В ₂S_n. Тогда, исходя из того, что нам известны массы исходного В (0, 5180 г) и получившегося Е (0, 5982 г), можно определить массовую долю В в сульфиде:

Значит М(В) = 103, 3· n, где n принимает целые значения. Тогда для различных n получаем варианты:

n = 1. M(В) =103, 3 – близко к родию, но в условиях реакции образование сульфида Rh(I) невозможно.

n = 2. M(В) =206, 6 – близко к свинцу. Свинец имеет чёрный нерастворимый сульфид PbS.

n = 3 и выше – М(В) больше 300, таких элементов нет.

Значит, В – Pb, Е – PbS. Свинец находится в 14 группе. В силу того, что углерод нерастворим в щёлочи, возможные кандидаты на оставшиеся простые вещества – это кремний, германий и олово.

В опыте 4 при нейтрализации образуется смесь гидратированных оксидов, один из которых по условию задачи растворяется в концентрированной соляной кислоте. Прокаливание оставшегося гидратированного оксида должно приводить к обезвоживанию и образованию оксида вида АО₂. Его масса равна 0, 1803г, значит М – молярная масса А.

В опыте 5 описано получение сульфида Б. Его масса равна 0, 1828 г. Значит, , где Х – молярная масса Б. Нам также известна общая масса А и Б в исходной навеске: она равна 0, 7210 – 0, 5180=0, 2030 г. Получаем:

,

Значит М и Х связаны соотношением:

Теперь можно рассмотреть три случая:
Если Б – это кремний, то Х = 28, 09, тогда М = 142, 52. Элементов с такой массой в группе углерода нет. Значит, Б – не кремний.
Если Б – это германий, то Х = 72, 61, тогда М = 45, 49. Элементов с такой массой в этой группе тоже нет. Значит, Б – не германий.
Если Б – это олово, то Х = 118, 71, тогда М = 28, 06. Значит, A и Б – это Sn и Si. (в любом порядке), вещества: И – это SiO₂, К – это SnS₂.
Бесцветный, лёгкий газ Г, образующийся при растворении кремния и олова в концентрированном растворе щёлочи, это H₂.
Найдём молярную массу газа Д:

Из всех существующих оксидов азота, один из которых должен выделяться в ходе реакции свинца с азотной кислотой, такую молярную массу имеет только оксид азота (II). Следовательно Д – это NO.

При отжиге на воздухе сульфида свинца ( Е ) образуется газ Ж и твёрдое оранжевое вещество З. Значит, газ Ж – это SO₂. А З – это один из оксидов свинца – либо PbO, либо Pb₃O₄. Массовая доля свинца в З равна 0, 5180: 0, 5713=0, 9067, что соответствует массовой доле свинца в Pb₃O₄. Значит, З – это Pb₃O₄.

2) Уравнения реакций:

1. Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂;

2. Sn + 2NaOH + 4H₂O → Na₂[Sn(OH)₆] + 2H₂↑;

3. 3Pb + 8HNO₃ → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O;

4. Pb(NO₃)₂ + K₂S → 2KNO₃ + PbS↓;

5. 3PbS + 5O₂ → Pb₃O₄ + 3SO₂;

6. Na₂SiO₃ + 2HCl + (n – 1)H₂O → SiO₂·nH₂O↓ + 2NaCl;

7. Na₂[Sn(OH)₆] + 2HCl + (n – 4)H₂O → SnO₂·nH₂O↓ + 2NaCl;

8. SnO₂·nH₂O + 6HCl → H₂[SnCl₆] + (n + 2)H₂O;

9. SiO₂·nH₂O → SiO₂ + nH₂O;

10. H₂[SnCl₆] + 2H₂S → SnS₂↓ + 6HCl.

3) Масса свинца в навеске нам дана: она равна m₁ => 0, 5180 г.
Масса SiO₂ равна 0, 1803 г, значит, масса кремния равна

Масса SnS₂ равна 0, 1828 г, можно провести аналогичный расчёт для массы олова:

или

Массовые доли:

4) Состав вещества Y не исчерпывается указанными элементами, т. к. сумма их долей не равна 100 %. Найдём разницу: w = 100 – 2, 506 – 56, 459 – 23, 564 – 3, 053 – 3, 955 = 10, 463 %

Определим мольное отношение элементов, содержащихся в Y:

	Na	Pb	C	N	H
w	2, 506	56, 459	23, 564	3, 055	3, 955
M	22, 989	207, 2	12, 011	14, 007	1, 008
n = w /M	0, 1090	0, 2725	1, 9619	0, 2181	3, 9236
n / nNa	1, 0	2, 5	18, 0	2, 0	36, 0

Если привести к целым значениям, то Na: Pb: C: N: H = 2: 5: 36: 4: 72.

Молекула 2, 2, 2-crypt имеет формулу C₁₈H₃₆N₂O₆. Значит, Y содержит 2 молекулы 2, 2, 2-crypt. Соотношение C: N: H = 18: 2: 36, совпадает с таковым для 2, 2, 2-crypt, но молекула криптанда содержит ещё и кислород рассчитаем массовую долю кислорода в соедини Y исходя из состава 2, 2, 2-crypt:

n_O = 6·n_Na = 0, 6540 => w(O) = n_O·M_O = 10, 464 %,

что совпадает с рассчитанным ранее остатком, т. е. состав Y выражается формулой Na₂Pb₅C₃₆H₇₂N₄O₁₂ [1] или Na₂Pb₅(2, 2, 2-crypt)₂.

5) Из того факта, что на один атом натрия приходится одна молекула криптанда, а в состав аниона входят только атомы одного сорта, можно предположить образование комплексного катиона
[Na(2, 2, 2-crypt)]⁺ и аниона Pb₅^2–.

Согласно правилу октета свинец, который имеет 4 валентных электрона, может образовать 4 одинарные связи, наличие у аниона заряда «2–» говорит о том, что 2 атома из пяти смогут образовать только 3 связи. Таким образом, в анионе содержится 2 атома свинца с тремя связями Pb–Pb и 3 атома с четырьмя связями Pb–Pb, этому условию отвечает тригональная бипирамида.

Система оценивания:

1.	Определение веществ А– З по 0, 5 балла	4 балла
	Расчёты PbS, SiO2, SnS2, Pb3O4 по 0, 5 балла	2 балла
2.	Уравнения реакций по 1 баллу	10 баллов
3.	Расчёт массовых долей элементов	1 балла
	Расчёт состава Y	2 балла
	Строение аниона Pb52–.(0, 5 балла), обоснование (0, 5 балла)	1 балл
	ИТОГО:	20 баллов

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Цель и задачи духовно-нравственного развития и воспитания обучающихся.
2. II. РАЗРЕШЕНИЕ НА ПРОИЗВОДСТВО ОГНЕВЫХ РАБОТ
3. II. ЦЕЛИ, ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗАДАЧИ ПРОФСОЮЗА
4. III. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ОЖИДАЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ
5. III. Цель, задачи развития территориального общественного самоуправления «Жуковский Актив»
6. IV. ОЧЕРЕДНЫЕ ЗАДАЧИ ПАРТИЙНОЙ ПРОПАГАНДЫ, АГИТАЦИИ И ОРГАНИЗАЦИИ
7. V. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЗАДАЧИ ШВЕЙЦАРСКИХ СОЦИАЛ-ДЕМОКРАТОВ
8. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ СИТУАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ № 1
9. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ СИТУАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ № 4
10. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ СИТУАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ № 9
11. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОЗДАНИЯ ГПС И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
12. Антропогенетика как наука. Её предмет, методы, задачи.