ВсОШ 2024, РЭ, 11 класс, №1
Страни језик1
Сербский химик Гаврило Врачар изучал состав образца сплава, к которому была приложена этикетка с надписью о содержании в нем четырех элементов: "Легура садржи бизмута, олова, калај и живу." Химик растворил г образца в избытке концентрированной азотной кислоты. Полученный раствор разделил на две равные части. После выпаривания первой половины раствора и длительного прокаливания остатка при было получено г твердого порошка и отогнано г жидкости, конденсирующейся при . Вторую половину того же раствора Гаврило упарил до небольшого объема, разбавил горячей водой и отфильтровал выпавший осадок. Его прокаливание при привело к образованию г твердого порошка, и выделению паров, конденсирующихся лишь около . В результате этих опытов Гаврило убедился, что числа на этикетке верны.
Запишите символы всех четырех элементов, из которых состоит образец. Найдите массовые доли двух элементов (калај и жива), не указанные на этикетке.
Обоснование, расчёты и уравнения приведите в полном решении.
Первый элемент.
Второй элемент.
Третий элемент.
Четвёртый элемент.
Массовая доля калая, %.
Массовая доля живы, %.
Запишите уравнения всех реакций, протекавших в ходе описанных опытов.
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Как переводится слово легура? В переводе с сербского – “иностранный язык”
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
Под действием азотной кислоты металлы превращаются в нитраты (в частности, висмут) либо кислоты (в частности, олово):
+ = + +
+ + = +
(допустима запись продукта При нагревании и нитраты, и кислоты будут разлагаться до оксидов, а в случае наименее активных металлов – до самих металлов. Среди металлов и их оксидов при перегоняется только ртуть . Ее сербское название – жива (вспомните “живое серебро”). Она образуется при разложении оксида, который образуется из нитрата:
+ = + +
= + +
= +
Массовая доля ртути в образце = . Значит, на калај приходится – – – = массы. Значит, в каждом из растворов содержится = г бизмута, г олова, г калая и г живы. Соли висмута и оловянная кислота при прокаливании разлагаются до оксидов:
= + +
= +
При добавлении горячей воды к азотнокислому раствору в осадок выпадает нитрат висмутила – продукт гидролиза нитрата висмута, который тоже разлагается при нагревании до оксида:
+ = +
= + +
Ртуть во втором случае остается в растворе в виде нитрата. Поскольку твердые остатки имеют разные массы, то во втором случае в растворе, по всей видимости, остается еще один металл. В первом опыте этот металл находится в сухом остатке в виде оксида либо простого вещества. Его масса равна разности масс остатков после прокаливания: – = г. Она не соответствует массам металлов, значит, образовался оксид. Из г висмута получается г , а из г олова – г . Сумма этих масс – г – больше массы осадка во втором опыте. Это означает, что оксид массой г образовался не из калая, а из другого металла. Это не может быть бизмут, поскольку его масса больше массы оксида. Значит, это олово. Если из г олова образуется г оксида состава , то (олова) = = г/моль, откуда при = получаем, что наше олово... свинец. В сербском языке, как и в некоторых других славянских языках это действительно так.
+ = + +
= + +
Если предположить, что бизмут это все-таки висмут , тогда из г калая получается – = г оксида. (калая) = – = , что может соответствовать , , и их оксидам , и . Однако у первых двух элементов нитраты не будут количественно гидролизоваться и образовывать осадок, поэтому калај – олово. Легура – сплав (сродни слову “легирование”).