Решение Задачи 11-1 (авторы: Сапарбаев Э. С., Емельянов В. А.)

1. Зная плотность газа D, можно рассчитать его молярную массу:

M r(D) = 1,518 г/л · 22,4 л/моль = 34 г/моль.

Из газообразных веществ такую массу имеют сероводород (H₂S) и фосфин (PH₃), причём известно, что оба они пахнут плохо. Тем не менее, гнилой рыбой пахнет именно фосфин. Это позволяет сделать вывод о том, что кислоты В_Н и С_Н, а, следовательно, и соли A – C содержат фосфор. Если не получилось выбрать газ по запаху, то у нас ещё будет возможность отказаться от серы по другому критерию.

Теперь попробуем вычислить формулы солей, исходя из информации о массовой доле натрия и из того, что в их состав входит фосфор (или сера).

Допустим, в состав соли A входит только один атом натрия, тогда M r(A) = 23 / 0,3239 = 71 г/моль. Вычитаем атомную массу натрия (23 г/моль), получается, что молярная масса кислотного остатка 48 г/моль. Это либо сера и кислород, либо фосфор, водород и кислород. Тогда формула соли будет (NaSO) _n или (NaHPO) _n.

Предположим, что в состав соли A входит два атома натрия, тогда M r(A) = 23 · 2 / 0,3239 = 142 г/моль. Молярная масса кислотного остатка будет равна 142 − 2 · 23 = 96 г/моль, что соответствует остаткам SO₄ и HPO₄. Тогда формула соли Na₂SO₄ или Na₂HPO₄.

Аналогичный расчёт для соли B даёт формулы Na₂SO₃ и Na₂HPO₃, для соли С – NaHSO₂ и NaH₂PO₂.

Самый очевидный критерий, по которому сера точно не подходит под условие задачи – отличие качественного состава соли С (наличие водорода) от состава солей A и B. Помимо этого, серная кислота H₂SO₄ при 20 °C жидкость, сернистой кислоты H₂SO₃ безводной не бывает (так называют раствор сернистого газа в воде), а сульфоксиловая кислота H₂SO₂ в свободном состоянии и вовсе не выделена, существуют только её соли.

Наличие фосфора в солях A–C и газе D, напротив, полностью удовлетворяет условию задачи. Таким образом, A – Na₂HPO₄ – гидрофосфат натрия, B – Na₂HPO₃ – фосфит натрия, С – NaH₂PO₂ – гипофосфит натрия, D – PH₃ – фосфин.

2. Солям Na₂HPO₃ (В) и NaH₂PO₂ (С) соответствуют фосфористая кислота H₃PO₃ (B_H) и H₃PO₂ (C_H). Структурные формулы:

3. Уравнения реакций:

1. 2Na₂HPO₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄↓ + NaH₂PO₄ + 3NaNO₃;

2. Na₂HPO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂HPO₃↓ + 2NaNO₃;

3. Ag₂HPO₃ + H₂O 2Ag↓ + H₃PO₄;

4. NaH₂PO₂ + 4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag↓ + H₃PO₄ + NaNO₃ + 3HNO₃;

5. 4H₃PO₃ 3H₃PO₄ + PH₃↑;

6. 2H₃PO₂ H₃PO₄ + PH₃↑ или 3H₃PO₂ 2H₃PO₃ + PH₃↑;

7. 2Na₂HPO₄ Na₄P₂O₇ + H₂O;

8. Na₂HPO₃ + 2HgCl₂ + 3NaOH = Na₃PO₄ + Hg₂Cl₂↓ + 2NaCl + 2H₂O;

9. H₃PO₂ + I₂ + H₂O = H₃PO₃ + 2HI или H₃PO₂ +2 I₂ + 2H₂O = H₃PO₄ + 4HI;

10. PH₃ + HI = PH₄I;

11. PH₃ + 4Cl₂ PCl₅ + 3HCl.

Система оценивания:

1.	Формулы A–D по 1 баллу, названия по 0,5 балла	6 баллов
2.	Структурные формулы кислот BH и CH по 1 баллу, названия по 0,5 балла	3 балла
3.	Уравнения реакций (по 1 баллу)	11 баллов
	ИТОГО:	20 баллов

Задача 11-2. Бурое вещество A переменного состава существует только в наноразмерном состоянии (диаметр частиц < 10 нм), а также непременно присутствует в живых организмах в виде белковых комплексов, обеспечивающих хранение и межклеточную транспортировку жизненно важного элемента X.

Вещество А может быть получено в лаборатории при действии избытка водного аммиака на раствор соли B (реакция 1). Свежеприготовленное вещество A легко растворяется в серной кислоте с образованием соли B (реакция 2). Взаимодействие B с SO₂ даёт растворимую в воде соль С (реакция 3), которая из водных растворов выделяется в форме кристаллогидрата (массовая доля X 20,1 %, кристаллизационной воды 45,3 %). Кроме того, B в водном растворе переводит иодид и сульфид ионы в свободные йод (реакция 4) и серу (реакция 5).

Из концентрированных растворов соли B при добавлении насыщенного раствора сульфата калия (реакция 6) можно выделить светло-фиолетовые кристаллы смешанного сульфата D (массовая доля X 11,1 %, кристаллизационной воды 42,9 %).

Вещество A в концентрированном растворе щёлочи может быть окислено хлором (реакция 7) с образованием красно-фиолетового раствора соединения E, которое можно осадить гидроксидом бария (реакция 8) в виде соединения F. При обработке 1,37 г F избытком соляной кислоты (реакция 9) выделяется 179 мл удушливого жёлто-зелёного газа с плотностью 3,17 г/л (н. у.).

Вопросы:

1. Определите неизвестный элемент X, ответ обоснуйте;

2. Определите вещества А–F, ответ обоснуйте. Состав D и кристаллогидрата С подтвердите расчётом;

3. Напишите уравнения реакций 1–9 (в ионной или молекулярной форме);

4. Растворение кристаллов D в воде даёт раствор жёлтого цвета, характерного для водных растворов солей, содержащих элемент Х. Объясните изменение окраски при растворении D (приведите уравнения реакций).

5. Нагревание при 70 °C в течение суток вещества A в 1 М растворе NaOH приводит к образованию жёлтых игольчатых кристаллов соединения G (массовая доля X 62,9 %), которое широко распространено в природе в форме минерала, названного в честь великого немецкого поэта. Тот же процесс при 100 °C даёт в результате вещество H красно-коричневого цвета (массовая доля X 70,0 %), также часто встречающееся в природе в форме различных минералов. Определите состав G и H.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: