ВсОШ 2026, 10 класс, №3
Когда жаловался Лосяшу, что во мне, как в творческой личности, всегда есть два проявления, он рассказал мне про флюорит и анти -флюорит. Ничего не понял, но Лосяш мне оставил записку с пояснением, может быть, Вы мне поможете разобраться…
Структурному и «анти-структурному» типам соответствуют пары соединений с одинаковой кристаллической решеткой, но с противоположным расположением катионов и анионов:
| Флюорит | Анти-флюорит |
|---|---|
| Катионы () образуют каркас. Анионы () занимают все тетраэдрические пустоты. окружен , а каждый окружен | Анионы () образуют каркас. Катионы () занимают все тетраэдрические пустоты. O²⁻ окружен , а каждый окружен . |
 |
 |
| № | Структурный тип | «Антиструктурный» тип |
|---|---|---|
Порошок получается при реакции гидроксидов лантана и металла в токе кислорода при нагревании (р-ция ). Продукт изоструктурен минералу, названного в честь Василия Алексеевича Перовского.  |
+ = (р-ция ) | |
При разгерметизации работающей лампы накаливания на внутренней поверхности стекла и остатках спирали мгновенно образуется рыхлый светло-жёлтый налет вещества (р-ция ). В промышленности для получения чистого металла вещество восстанавливают в токе водорода.  |
+ = + … (р-ция ) | |
Оранжево-красный порошок получается в ходе окисления при пониженном давлении кислорода (р-ция ). – продукт качественной реакции на альдегидную группу в органической химии.  |
+ = + … (р-ция ) |
Дополнительно Лосяш мне рассказал, что жидкость со слабыми кислотными свойствами пахнет горьким миндалём; – это чёрный оксид металла ; в реакции участвует оксид со структурой анти-флюорита и образуется единственный продукт, а в реакции помимо образуется сильный электролит и газовая смесь с резким запахом, причем её средняя молярная масса больше г/моль; Вопросы и задания:
Вопрос . Определите соединения – , – и −. При решении задачи считайте, что любой ион в решетке эквивалентен одному атому.
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами.
Вопрос . Напишите уравнения реакций – .
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос . Могут ли существовать анти - и анти-?
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Для определения металла обратимся к описанию его соединений. Вещество представляет собой оранжево-красный порошок, образующийся при окислении в условиях пониженного давления кислорода. Кроме того, является продуктом качественной реакции на альдегидную группу в органической химии. Известно, что классической качественной реакцией на альдегиды служит реактив Фелинга – щелочной раствор комплексной соли меди(, который при нагревании с альдегидом восс танавливается до кирпично-красного осадка окс ида меди(. Следовательно, – , а металл – .
Это подтверждается и тем, что медь образует два устойчивых оксида: оранжевокрасный и чёрный , причём чёрный оксид указан в условии как оксид металла . Таким образом, – . Вещество получается при нагревании гидроксидов лантана и металла в токе кислорода. Продукт изоструктурен минералу, названному в честь Василия Алексеевича Перовского, – перовскиту CaTiO₃. Следовательно, – сложный оксид состава (что подтверждается видом элементарной ячейки), где – , – . В перовскитах медь может находиться в степени окисления +, что достигается в атмосфере кислорода. Таким образом, – . Реакция его образования:
образуется при разгерметизации работающей лампы накаливания. Спираль лампы изготовлена из вольфрама . При попадании воздуха вольфрам окисляется до – рыхлого налёта светло -жёлтого цвета. В промышленности восстанавливают водородом для получения чистого вольфрама, а также соотношение катиона и аниона согласуется с приведенной кристаллической структурой (структурный тип . Тогда, – , – .
обладает слабыми кислотными свойствами и пахнет горьким миндалём. Это синильная кислота ( – . – оксид со структурой антифлюорита по условию задачи. Такую структуру (тип имеют оксиды щелочных металлов, например , где анионы – образуют каркас, а катионы + занимают все тетраэдрические пустоты. Этот оксид участвует в реакции с (если был взят оксид другого металла, то в продукте были бы атомы четырёх сортов, что не соответствует структуре анти-перовскита). Анти-структура получается по реакции с Na₂O, с образованием единственного продукта – , кристаллизующегося в структуре антиперовскита (катионы + на местах анионов, анионы и – – на местах катионов).
образуется при взаимодействии и , при этом получается структура анти-, что соответствует нитриду меди( – . В ходе реакции образуется основание – , а также газовая смесь с резким запахом со средней молярной массой больше г/моль:
При взаимодействии ацетата цинка с образуется – , принимая условие, что цианид-анион в структуре будет эквивалентен одному атому, можно предположить, исходя из соотношения катиона и аниона, что данное соединение будет изоструктурно анти-куприту.
Итоговый ответ:
. Уравнения реакций:
. Структура характеризуется двумя взаимопроникающими гранецентрированными кубическими подрешётками катионов и анионов, которые кристаллографически эквивалентны. Если поменять ролями катионы и анионы, решётка остаётся той же самой – новый структурный тип не возникает, поскольку ионы имеют одинаковые координационные числа и одинаковые координационные полиэдры ( балл). Таким образом, отдельный тип «анти-» не существует ( балла); любые соединения с таким расположением ионов будут просто относиться к структурному типу .
Структура (арсенид никеля) гексагональная, нецентросимметричная . В ней атомы (анионы) образуют гексагональную плотнейшую упаковку, а атомы (катионы) занимают все октаэдрические пустоты. Координационные числа ионов совпадают, однако координационные полиэдры – нет (никель в октаэдрическом окружении, а мышьяк – в тригонально -призматическом), поэтому позиции не являются полностью эквивалентными ( балл). Если поменять ролями, то катионы (например, более крупные металлы) могут образовать гексагональную упаковку, а анионы (мелкие) – внедриться в октаэдрические пустоты. Такая структура действительно реализуется, например, в интерметаллидах типа , (при определённых условиях), и называется анти-. Следовательно, анти - существует ( балла) теоретически и практически.