ВсОШ 2025, РЭ, 9 класс, №3
Элементы одного периода , и образуют между собой бинарные соединения , и . Соединения и достаточно легко образуются при нагревании соответствующих простых веществ и принадлежат к классу солей (р-ции , в то время как соединение – гипотетическое интерметаллическое соединение, которое по расчетам образуется при очень высоком давлении и предположительно может проявлять сверхпроводимость. плохо растворяется в холодной воде, причём с ростом температуры растворимость в воде понижается. Напротив, вещество хорошо растворяется в воде, однако при кипячении раствора гидролизуется (р-ция с образованием одноосновной Z-содержащей кислоты и белого осадка , который легко растворяется в натриевой щелочи (р-ция . Кипятить раствор не рекомендуется в стеклянной посуде. Растворимость вещества можно повысить добавлением концентрированной , что обусловлено образованием соединения (р-ция . Элементы , и образуют устойчивые трехэлементные анионы. Вещество , содержащее один из таких анионов, можно получить по следующей методике: трехкомпонентную смесь стехиометрических количеств средней аммонийной соли кислоты , карбоната элемента (вещество и г) растворяют в растворе , при этом выделяется газ объёмом л (н.у.) (р-ция . Полученный раствор кристаллизуют, нагревая в автоклаве в течение нескольких часов, а после охлаждения из реактора выделяют кристаллы вещества массой г (выход и смесь , и их кристаллогидратов. Дополнительная информация:
• Вещество очень гигроскопично и при долгом хранении на воздухе увеличивает свою массу на относительно начальной массы, превращаясь в вещество (р-ция .
• не кристаллогидрат, а его молекулярная масса равна г/моль.
• Теоретически из мг можно получить мг .
Вопрос . Определите элементы - и вещества – , ответ подтвердите расчетами .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Символ элемента .
Символ элемента .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Вопрос 2. 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 качественной информации о соединениях и продуктах их взаимодействия с различными веществами. Вещество скорее всего амфотерный гидроксид, т.к. образуется при гидролизе соли и т.к. растворяется в растворе щелочи. Рекомендации не кипятить раствор в стеклянной посуде свидетельствует об образовании плавиковой кислоты при гидролизе, которая разрушает (растворяет, травит) стекло. Исходя из данных рассуждений, можно предположить, что два из трех элементов — это фтор (на это указывают «рекомендации» о кипячении) и бериллий (на это указывает амфотерность и принадлежность к одному периоду). Так как третий элемент — это металл (на это указывает упоминание гипотетического интерметаллида), то единственным разумным вариантом является литий.
Таким образом, три загаданных элемента — это литий , бериллий и фтор . Зная элементы, нетрудно определить, что — , — , — , — , — , содержащий бифторид-анион, — .
Газ, который выделяется в результате реакции — ,
(при условии количественного выхода).
Таким образом коэффициенты в реакции образования перед карбонатом лития и равны, а при фториде бериллия в два раза больше, в состав входит два атома лития и два атома бериллия. Помимо атомов лития, бериллия и фтора, в состав также могут входить и катионы аммония. Составим уравнения массового и электронного баланса для :
Небольшим перебором нетрудно прийти к и . Таким образом вещество — .
Определим вещество . Увеличение массы обусловлено процессом гидратации г/моль, что соответствует молекулярной массе четырех молекул воды.
Определим массовую долю бериллия и лития в соединении . Они соответственно равны и . Определим массовую долю интерметаллида в (при условии, что весь бериллий и литий перешли бы в из ):
Таким образом интерметаллид содержит эквимолярные количества лития и бериллия.
Уравнения реакций: