ВсОШ 2026, 10 класс, №1
Πάντα γεωμετρεί
Платон
Элементы и Э входят в одну группу периодической таблицы Д.И. Менделеева и находятся в соседних клетках. Они образуют бинарные соединения: имеет структуру пирита (рис. ). Его получают по реакции в алмазной наковальне при ГПа и температуре выше К (ρ = г/, = Å); нерастворим в воде, в зависимости от давления существует в α, β и γ-формах, в пиротехнических смесях может заменить простое вещество Э, т.к. устойчив во влажном воздухе и окисляется кислородом. Для полного сгорания
г (р-ция ) требуется мл (н.у.) кислорода.
Бинарное соединение элемента Э имеет молекулярное строение и может выступать в качестве лиганда. В частности, при взаимодействии избытком координационного соединения ( = %) при °С выделяется газ (DHe = ), а после отгонки в вакууме избытка остается молекулярное вещество с массовой долей металла = %. реагирует с избытком кислорода с образованием (р-ция ), а при взаимодействии с озоном в хлористом метилене (растворитель) при – °С образуется неустойчивое вещество . Это соединение интересно тем, что при температурах выше – °С выделяет синглетный кислород (р-ция ). Соединение имеет молекулярное строение и все атомы элемента Э эквивалентны. При взаимодействии и простейшего летучего водородного соединения элемента А при – °С получено соединение (р-ция ), изоэлектронное и изоструктурное диоксиду кремния, в его состав входят три вида атомов. Если нагревать Х в токе при °С в течение часов, образуется (р-ция ) (рис. ). (Vяч = нм3, ρ = г/).
Синтез гигроскопичного нестабильного проводят под давлением МПа и при температуре °С из простого вещества Э, , и . При исследовании полученного соединения обнаружили, что мольное отношение Э : составляет :; в формульную единицу входит атомов. Известно, что все элементы в находятся в типичных для них степенях окисления. В структуре присутствует только один тип атомов Э в составе тригональнопланарного* аниона . Литий и вольфрам в состав не входят.
Вопрос . Установите А, Э и формулы веществ – , – , Х – , , . Для соединения изобразите структурную формулу.
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами.
Вопрос . Запишите уравнения реакций – .
- Плоский треугольник Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Обращает на себя внимание применение простого вещества Э в пиротехнических смесях, его сосед образует с литием соединение состава . и Э образуют бинарное вещество со структурой пирита состава или Рассчитаем . Перебором получаем, что – пернитрид фосфора , существующий только при высоких давлениях около ГПа. При полном сгорании нитрида фосфора образуются и , поэтому можно записать уравнение реакции сгорания в виде:
=/= ммоль тогда ммоль, =(−) х, перебором получаем х = , = . Тогда – .
Молярная масса газа · = г/моль указывает на угарный газ ( . Выведем и рассчитаем формулу комплекса : :
| () | ||||||
| − | − | − |
Откуда – . При образовании замещается на , при этом массовая доля никеля уменьшается до %. Если предположить замещение только одной молекулы (карбонил никеля в избытке), то молярная масса, приходящаяся на атом никеля составляет ~ г/моль, что соответствует .. Однако оксид фосфора( имеет молекулярное строение и состав . Тогда соединение имеет состав {}]. В молекуле каждый атом фосфора имеет неподелённую электронную пару, что позволяет ему образовывать связи по донорно-акцепторному механизму (рис.).
– оксид фосфора(, тогда – :
а – неустойчивый озонид фосфора , выделяющий при разложении синглетный кислород:
Его строение аналогично , но с каждым атомом фосфора связаны озонид-ионы (рис. , doi: /anie.).
Синтез вещества осуществлен по реакции между и простейшим гидридом А – . Рациональная комбинация трех атомов, содержащая электронов – это (). Тогда уравнение реакции:
) + → + .
Для соединения установим молярную массу через расчет параметра элементарной ячейки (рисунок ). В ней выделим три вида шаров (желтые, черные и серые):
| Расположение атомов | Желтые (Ж) | Черные (Ч) | Серые |
|---|---|---|---|
| На гранях | ×/ = | − | ×/ = |
| На вершинах | − | ×/ = | |
| Внутри ячейки | |||
| ИТОГО |
Число формульных единиц равно двум, тогда формула соединения = , а молярная масса составит
Перебором комбинаций атомов элементов (обратим внимание, что атом фосфора, вероятнее всего, – это жёлтый шар, т.к. находится в тетраэдрическом окружении), входящих в состав соединения, можно прийти к однозначной формуле . Реакция получения для :
Формула , исходя из описания, – . Двух оставшихся видов атомов и в всего четыре: + = . Возможные комбинации атомов + +, + и +. Типичные степени окисления для элементов в соединении – +, +/+, –, –. Проверим электронейтральность соединения: ×(+) + ×(+) + ×(-) + ×(-) = . Откуда += ×(+) + ×(+) + ×(-) + ×(-) = . Откуда +=
| Возможные комбинации атомов + | Формула | ||
|---|---|---|---|
| + | + | ||
| + | ≠ | нет формулы | |
| + | + |
Согласно условию, фосфор входит в состав планарного аниона . Рассмотрим возможные варианты: имеет неплоское строение согласно методу Гиллеспи изза наличия неподелённой электронной пары соответствует - имеет тригонально -планарную форму Итого:
. Уравнения реакций -:
. + → +
. → +
. + → +
. + → +