ВсОШ 2025, 11 класс, №11-2

Задача про от студента .

Судя по кляксам, студентка . была где-то рядом

В один прекрасный день студент . решил покопаться в Интернете: «Вот бы найти какое-нибудь интересное соединение!». И тогда он вспомнил про многообразие фосфид-анионов. Соединения и сразу заинтересовали студента .

11-2: схема или рисунок к условию, фрагмент 1, страница 2

своим необычным и схожим строением, а также наличием симметрии (плоскость зеркального отражения, . Строение можно представить как структуру с внедренными в центральный фрагмент дополнительными атомами фосфора. Студент . захотел провести опыты с веществом (о нём часто пишут в различных учебниках по неорганической химии), но по глупости оставил его на воздухе, из-за чего вещество частично превратилось в (р-ция . Соединения , , , и – это фосфиды лития, которые содержат , , , и типов атомов фосфора, соответственно. Для каждого типа атомов фосфора в таблице приведены типы атомов-соседей, однако данные о наличии (или отсутствии) связи(-ей) между атомами одного типа вредный студент . решил не указывать. Кроме того, в таблице дана потеря массы , %) при разложении веществ К) в вакууме до и наличие (+) или отсутствие (–) плоскости зеркального отражения.

Таблица типов соседних атомов фосфора, потери массы и симметрии; закрытые кляксами данные сохранены

Вопрос . Определите вещества – , ответы подтвердите расчетами. Напишите уравнение реакции .

Атомы типа в и в отрицательно заряжены.

Формула .

Обоснование и расчёты приведите в полном решении.

Войдите, чтобы проверять ответы

Формула .

Войдите, чтобы проверять ответы

Формула .

Войдите, чтобы проверять ответы

Формула .

Войдите, чтобы проверять ответы

Формула .

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос 2. Изобразите структурные формулы соединений – , ответ подтвердите рассуждениями, структура без пояснений не оценивается. Известно, что переход из в не требует разрыва связей , и атомы фосфора в структурах анионов не образует четырехчленные циклы. В году в ходе фотохимической реакции избытка впервые выделен и охарактеризован катион, состоящий только из атомов Р, в виде соли = %, типа атомов , есть .

Ответ приведите в полном решении в конце задачи.

Вопрос 3. Изобразите структурную формулу катиона , ответ подтвердите расчетами. Дополнительная информация: Рассмотрим симметрию, типы атомов и связи на примере аниона : Структура аниона представляет собой квадратную

11-2: схема или рисунок к условию, фрагмент 1, страница 3

антипризму (атомы с шапкой над одной из квадратных граней (атом . Через атомы ; ; и проходят плоскости зеркального отражения. Рассмотрим плоскость , она переводит атомы , , 3.Через атом и центр квадратной грани проходит поворотная ось порядка (при повороте вокруг этой оси на атомы и переходят друг в друга, а значит они неразличимы и относятся к одному типу. При этом атомы , и при поворотах и отражении друг в друга не переходят. Таким образом, в анионе типа атомов свинца: ; и . Для определенности назовем их атомами и типа, соответственно. Тогда атомы типа связаны с атомами , атомы – с атомами и (и между собой), а атомы типа – с атомами (и между собой).

Ответ приведите в полном решении в конце задачи.

Полное решение задачи.

Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, до 10 файлов. Ответ проверят вручную.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Решение

Запишем реакцию разложения в общем виде:

Составим серию уравнений для веществ , , , и найдем соотношение как для каждого из соединений:

Вещество
Простейший состав
При решении задачи стоит учесть маленькую энергию кратной связи , и, как следствие, большее предпочтение фосфора к одинарным связям: образует множество аллотропных модификаций, и ни в одной из них нет кратных связей (кроме молекулы .

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 1, страница 5

В состав входят всего типа атомов Р. Рассмотрим возможное строение аниона . Каждый нейтральные атом фосфора может иметь три связи, отрицательно заряженный только две (правило октета). В анионе должно быть три отрицательно заряженных атома, каждый из которых образует по две связи, на роль этих атомов подходит атом типа. Атомов и типов может быть по два (но в этом случае невозможно реализовать валентность три для всех атомов) либо один и три. В этом случае три атома образуют связанный треугольник, в котором каждый атом реализует валентность

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 2, страница 5

два и каждый имеет одну связь с атомом типа. А оставшийся атом фосфора связан с тремя атомами второго типа. Вещество – . на воздухе может превратиться в в ходе взаимодействия с водой и/или кислородом. Так как согласно условию разрыва связей при этом не происходит, может происходить окисление аниона кислородом воздуха до радикала с последующей рекомбинацией радикалов и сшивкой фрагментов . Тогда возможны следующие варианты: , , . Рассмотрим возможные варианты. Самый простой – это , т.е. сшивка двух фрагментов , т.к. рвать имеющиеся связи нельзя, новые связи могут образовать только атомы типа (в ранее рассмотренной структуре . Согласно таблице, все типы атомов эквивалентны и их выбор может быть произвольным. Если слева пристыковать ещё один фрагмент , то атомы центрального фрагмента , и типов будут отличаться от крайних фрагментов, т.е. число типов атомов вырастет и не будет соответствовать условию задачи. Вещество – , которое образуется в ходе окисления :

или + = +

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 3, страница 6

В есть , а значит вариант не подойдет, т.к. в анионе только один отрицательно заряженный атом и он должен был бы лежать на плоскости зеркального отражения, он связан с атомами типов и , а значит и они должны лежать в той же плоскости, двигаясь от атома к атому по таблице получим структуру, изображенную на рисунке, в которой заряженными должны быть атомы и типов, т.к. имеют только связи. Кроме того, структура противоречит условию, т.к. содержит членный цикл. При удвоении этого фрагмента можно получить анион сходного строения и без членного цикла:

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 2, страница 6

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 1, страница 6

или Вещество – . Т.к в лишь на типа атомов больше, значит между и разница всего лишь в несколько атомов фосфора. Тогда – . Согласно условию можно представить как структуру с внедренными в центральный фрагмент дополнительными атомами фосфора». Вероятно, центральный фрагмент – это атомы типа. Фрагменты из , , , , типов должны сохраниться. Заряд аниона , а значит, среди добавленных атомов должен быть атом с связями. Рассмотрим центральный фрагмент между двумя крайними фрагментами , каждый из которых должен быть связан двумя связями с центральным фрагментом :

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 1, страница 7

Для , ввиду малого количества типов атомов, единственный правильный вариант – . Из атомов атома типа имеют отрицательный заряд и связаны только двумя связями с атомами типа. В структуре атома одного типа, а значит должна быть ось поворотная порядка (при повороте вокруг этой оси на атомы переходят друг в друга). Атомы типа связаны с шестью атомами типа, тогда атомов типа только и они должны располагаться на оси порядка. Атомы типа лежат в вершинах тригональной призмы или антипризмы, атомы типа находятся над треугольными гранями, а атомы типа лежат в плоскости, делящей призму пополам. Осталось соединить атомы так, чтобы не было черырехчленных циклов. Дальнейшее отгадывание структуры заключается в переборе возможных вариантов. Единственная подходящая структура получается только в случае атомов типа и атомов типа, каждый из которых связан с атомами типа. Первое, и самое логичное предположение – наличие в аниона . M(X) = = . При = получаем . Положительный заряд - наличие атома Р с валентностью . Т.к. в состав катиона входят всего атомов , то проходит через нечетное число атомов . Пусть проходит через или атомов Р, но тогда не получится придумать структуру с типами атомов Р. Значит проходит только через атом Р, который внедряется по ребру фрагментов . Структурные формулы анионов (A-E, без зарядов) и катиона :

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 2, страница 7

11-2: схема или рисунок к решению, фрагмент 1, страница 8

. https://doi.org/10.1002/cjoc.201800482

. Housecroft C.E., Sharpe A.G. Inorganic Chemistry.

. DOI: 10.1002/anie.201201262

1

Вещества – по балла Уравнение р-ции – балла баллов, если в продуктах Ответы без расчетов - баллов

3
2

С Структуры веществ – по балла

15
3

Ответы без рассуждений – баллов

0
4

Наличие кратных связей в структурах – баллов

0
5

Состав – балла Строение – балла Ответы без расчетов - баллов Наличие кратных связи в структуре – баллов Состав – балла

2
6

Строение – балла

1.5
Максимум: 20

Похожие задачи

ВсОШ 2026, 11 класс, №1

«Матрёшка» Неорганическая соль X, используемая в автомастерской при антикоррозийной обработке изделий из металлов, разлагается при температуре выше 240 °С с образованием только смеси газообразных при н.у. веществ А и В. Соль Х хорошо растворима в воде. Приготовили её 0.04 М водный раствор, в котором

ВсОШ 2026, 10 класс, №1

Πάντα γεωμετρεί Платон Элементы A и Э входят в одну группу периодической таблицы Д.И. Менделеева и находятся в соседних клетках. Они образуют бинарные соединения: A3 имеет структуру пирита (рис. 1). Его получают по реакции в алмазной наковальне при 134 ГПа и температуре выше 2000 К (ρ = 6

ВсОШ 2025, 9 класс, №9-2

Соединения химического элемента X находят широкое применение в промышленности и в быту. В таблице приведены обозначения 10 веществ и содержание X в них. 9-2: схема или рисунок к условию, фрагмент 1, страница 3 | | | ω (X) % | | --- | --- | --- | | 1 | MSP | 25.82 | | 2 | DSP | 21.82 | | 3 | TSP | 18

ВсОШ 2024, 9–10 классы, №Н-3

Одно из наиболее изученных соединений элемента X – бинарное вещество A. Это вещество использовалось в медицине ещё во времена Средневековья, однако по мере накопления информации о его биологическом действии области медицинского применения существенно сократились. О составе вещества A известно следую