ВсОШ 2024, 9 класс, №Н-1
Вещество представляет собой белый порошок, хорошо растворяющийся в холодной воде с гидролизом по аниону и частичным разложением. Растворы готовят в дегазированной воде, насыщенной аргоном или азотом. Навеску свежеполученного после перекристаллизации вещества массой г выдержали в вакууме над , потеря массы составляет . Всё полученное при этом вещество разделили на семь равных частей и с каждой из них провели следующие опыты:
Нагрели до в инертной атмосфере, при этом образуются соли и в мольном соотношении (р–ция . и имеют одинаковый качественный состав и окрашивают пламя в жёлтый цвет.
Растворили в горячей воде, при этом образуются соли и в мольном соотношении (р-ция .
Приготовили г насыщенного при комнатной температуре раствора вещества , на который подействовали избытком разбавленной соляной кислоты (р-ция , наблюдали образование жёлтого осадка массой мг и выделение газа с характерным запахом.
Подействовали избытком концентрированной азотной кислоты (р-ция , наблюдали выделение бурого газа мл, измерено при давлении кПа и температуре ), в растворе образуется соль .
Растворили в М растворе щёлочи и нагрели, при этом образовалась смесь двух солей и (р-ция .
Оставили на влажном воздухе. Через некоторое время масса увеличилась на
%, при этом в пробе обнаружили только (р-ция .
Подействовали эквивалентным количеством раствора нитрата серебра (р-ция , наблюдали выделение газа и осадка массой г. Соль при разлагается с образованием соли и газа (р-ция При нагревании водного раствора до оно превращается в (р-ция . При нейтрализации раствора раствором едкого натра образуется раствор (р-ция . Задания:
Определите неизвестные вещества – , и . Ответ подтвердите расчетами.
Обоснование, расчёты и уравнения приведите в полном решении.
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Укажите формулу аниона и обоснуйте определения.
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Запишите уравнения реакций – .
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Рассчитайте растворимость при комнатной температуре. При растворимость составляет в г воды. Сколько грамм необходимо растворить в минимальном количестве воды, чтобы при выпало г вещества (разложением пренебречь).
Обоснование, расчёты и уравнения приведите в полном решении.
Растворимость , г на 100 г воды.
Масса , г.
В опыте в качестве промежуточного соединения образуется в результате взаимодействия анионов солей и . Почему это вещество практически отсутствует в продуктах реакции, запишите уравнения протекающих реакций.
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Вещество судя описанным превращениям диспропорционирует (многообразие форм трудно объяснить только кислотно-основными превращениями), т.е. один из элементов находится в нехарактерной для него степени окисления. При взаимодействии с раствором соляной кислоты выделяется желтый осадок и газ, что намекает на серу. Вещество проявляет восстановительные свойства (реакция с азотной кислотой и кислородом воздуха). Х – соль натрия, т.к. продукты разложения окрашивают пламя в желтый цвет. После перекристаллизации вещества из водного раствора можно ожидать наличие кристаллизационной воды в составе , а выдерживание над в вакууме похоже на осушение кристаллогидрата. В рамках этого предположения можно рассчитать молярную массу соли в расчете на одну молекулу кристаллизационной воды: M(X) = г/моль, вычтем молярную массу натрия и молекулы воды:
– – = г/моль, Перебирая возможные варианты, приходим к или . И так, вещество – . При высушивании над КОН г вещества образуется безводная соль массой г. Эту соль делят на равных частей, т.е. в каждом опыте участвует по г . Вывод о составе можно подтвердить на основании данных о количестве выделившегося диоксида азота: v(NO ) = = = моль Восстановление до одноэлектронное, т.е. в расчёте на электрон = г/моль. Ранее полученное значение молярной массы безводной соли = 87.072г/моль позволяет определить, что на эту молярную массу приходится электрона восстановителя, и если предположить, что в содержится сера, то её степень окисления должна быть+3, что согласуется с полученной ранее формулой . Ещё одно подтверждение состава можно получить их данных о массе осадка серы в реакции . Выпадение осадка и выделение газа с характерным запахом при подкислении позволяет предполагать образование и , значит в сера находится в степени окисления от до . Для серы нельзя исключать дробные степени окисления из-за склонности к катенации. = = 0.00102моль; / = г/моль.
Исходя из молярной массы безводной соли в расчёте на молекулу вводы получаем = отношение , т.е. + , что также как и данные по количеству выделившегося диоксида азота позволяют определить с.о. серы в . Для определения состав единственного продукта реакции можно воспользоваться численными данными = , что соответствует одному атому кислорода на формульную единицу , т.е. = . В реакции можно ожидать образование металлического серебра или сульфида, для подтверждения определим количество вещества серебра и сульфида исходя из приведённой в условии массы осадка: = = ммоль = = ммоль = = ммоль таким образом, количество вещества сульфида не кратно количеству вещества дитионита натрия , а значит, продуктом является металлическое серебро.
. Уравнения реакций:
+
+ +
+ + + +
+ + +
+ + +
+
+ + +
+
+
+ +
. г насыщенного раствора содержат гр , следовательно, растворимость составляет – = г в г воды или
г в гр воды. Массовая доля безводной соли в насыщенном растворе при комнатной температуре:
= =
Массовая доля безводной соли в насыщенном растворе при :
= / =
Пусть для приготовления раствора при комнатной температуре взяли х моль дигидрата дитионита, и г воды, тогда
Решая систему уравнений, находим: = моль; = г; = г.
. Как уже ранее отмечалось, сера склонна к катенации: + + Отсутствие в продуктах реакции можно объяснить, например, тем, что этот ион реагирует с дитионит-ионом:
+ = + +
Либо реагируют между собой, либо с тиосульфат-анионом при этом баланс суммарной реакции должен сохраняться:
+ = +