ВсОШ 2026, 9 класс, №Н-2
(только для класса)
Химия элемента Х очень интересна и разнообразна, однако работа с соединениями Х требует строгого соблюдения техники безопасности. В природе Х встречается в том числе в самородном виде. Простое вещество , образованное элементом Х, можно перевести в раствор действием азотной кислоты, при этом добавление разбавленной азотной кислоты при охлаждении к избытку приводит к соли (р-ция ). Если же использовать горячую концентрированную азотную кислоту и недостаток , то продуктом реакции будет соль (р-ция ). При нагревании коммерчески доступный моногидрат соли ступенчато разлагается: при температуре ниже °С с образованием красного остатка (р-ция ), а при более высокой температуре с образованием лишь газообразных продуктов (р-ция ).
Интересной особенностью является низкая растворимость соли Х с основанием кислоты (кислотный остаток присутствует в таблице растворимости). Так взаимодействие натриевой соли с раствором приводит к выпадению светочувствительного осадка (р-ция ), который под действием света постепенно диспропорционирует на и (р-ция ). Вещество можно получить добавлением концентрированной к суспензии (р-ция ). Отметим, что электролиз раствора с использованием графитовых электродов (р-ция ), приводит к выделению на одном из электродов газовой смеси с плотностью г/л (при = Па и = oC), которая при пропускании через баритовую воду уменьшается в объёме в три раза. Несмотря на сложности в работе, производные Х имеют широкий спектр применения, от катализаторов в органическом синтезе до инициаторов взрывчатых процессов. Так, взрывчатое вещество получают путем взаимодействия с этиловым спиртом в среде разбавленной азотной кислоты (р-ция ). Соединения Х нашли применение и в качественном анализе. Подщелоченный раствор соли используется для обнаружения катиона ??? (р-ция ), при этом в результате реакции выпадает буро -красный осадок моногидрата . Отметим, что взаимодействие растворов и приводит к выпадению красно-оранжевого осадка (р-ция ), при этом по реакции из г можно получить не более г . Соль является производным основания , которое в виде желтокоричневого осадка получают путем добавления к суспензии концентрированного раствора аммиака (р-ция ). Действие раствора иодоводородной кислоты на полученное приводит к соли (р-ция ), при этом из г можно получить не более г .
Вопрос . Определите описанные вещества – и .
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами.
Вопрос . Напишите уравнения реакций – .
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
Решение задачи удобно начать с анализа классовой принадлежности соединений. – простое вещество, и – нитраты (образуются при взаимодействии с азотной кислотой), – оксид (образуется при разложении нитрата). Стоит отметить, что оксид при более высокой температуре разлагается на газообразные (легколетучие) вещества. – Х-содержащая соль кислоты (образуется по обменной реакции между нитратом и натриевой солью кислоты . – Х-содержащая соль кислоты (образуется в реакции диспропорционирования вместе с простым веществом . Рассмотрим электролиз раствора . По уравнению Менделеева-Клапейрона можно рассчитать среднюю молекулярную массу газовой смеси:
Пропускание смеси газов через баритовую воду приводит к поглощению газов, водные растворы которых проявляют кислотные свойства, например .
Если предположить, что газовая смесь бинарная и один из компонентов смеси , тогда /⸱+/⸱ = г/моль; х= г/моль, что соответствует молекуле этана , которая вместе с углекислым газом образуется на аноде при электролизе водных растворов ацетатов. Таким образом, необходимость строгого соблюдения техники безопасности при работе с -содержащими веществами, использование производных в изготовлении инициаторов взрывных реакций, термическая неустойчивость оксида и его разложение на легколетучие вещества, нерастворимость ацетата, позволят предположить, что речь в задаче идет о соединениях ртути. Эпиграф в задаче также позволяет подтвердить предположение о ртути, ссылаясь на известную историю про безумных шляпников. Итак, – , – , – , – , – , – , – . Реакция – известный способ получение фульмината ртути , который является инициатором взрывчатых реакций. На практике, в химической лаборатории, наиболее часто из соединений ртути используют реактив Несслера – подщелоченный раствор тетраиодомеркурата калия, как аналитический реагент на катионы аммония. Проверить данное предположение можно по массам и , участвующих в реакции , так при реакции избытка нитрата ртути( и тетраиодомеркурата калия происходит выпадения осадка, при этом по стехиометрии количе ство иодида ртути( в два раза больше, чем количество :
+ → +
что соответствует массам в условии задачи. Продуктом качественной реакции катионов аммония (аммиака) с реактивом Несслера являются соли основания Милона, так в случае иодида образуется моногидрат иодида основания Милона ⸱. Само основание можно получить при добавлении концентрированного раствора аммиака к суспензиии оксида ртути( . Основание Милона представлено дигидратом ( ⸱, который под действие растворов кислот переходит в моногидраты солей основания Милона. Данное предположение можн о подтвердить, используя массы и , участвующих в реакции :
⸱ + → ⸱ +
Итак, – , – , – ⸱, – , – ⸱
| · | · |
Уравнения реакций:
) + (хол, разб) → + +
) + (гор, конц) → + +
) → + + (или реакция с моногидратом)
) → + + → + или реакция с моногидратом)
) + → +
) → +
) + → +
) → + +
) + → + +
) + ⸱ → ⸱ + + +
) + → +
) + ⸱(конц) → ⸱
) ⸱ + → ⸱ +