ВсОШ 2025, РЭ, 10 класс, №4
Минерал молибденит – это серый гидротермальный минерал, основная доля добычи которого приходится на рудные месторождения Чили, Перу, КНР и США. Он имеет слоистую структуру. Силы, действующие между слоями, довольно слабы, поэтому может использоваться в качестве смазочного материала. Дисульфид молибдена массой г окислили на воздухе при нагревании и получили со слоистой структурой из искажённых октаэдров. Выход составил . Затем кристаллы поместили в ампулу с раствором хлора в тетрахлорметане и нагрели до . В результате образовались чёрные парамагнитные кристаллы с выходом в и массой г. Кристаллы легко гидролизуются водой. Их нагрели в бензоле в присутствии алюминия и газа под давлением до образования белого твердого вещества (р-ция , имеющего молекулярное строение, его состав подчиняется правилу электронов. Плотность газа при и давлении составляет г/л. При нагревании диамагнитной практически бесцветной при °С жидкости образуется смесь двух газообразных веществ. При нагревании цвет этой смеси изменяется от светло-коричневого до красно-бурого. – бинарное соединение, в состав которого входят наиболее распространенные в воздухе элементы. При взаимодействии твёрдого с безводной серной кислотой образуется ионное соединение и дымящая жидкость . можно получить при пропускании сернистого ангидрида через жидкость . При небольшом нагревании реагирует с избытком хлорида натрия с образованием желтого газа . При взаимодействии ляписа с этим газом и конденсацией газообразных продуктов реакции образуется . Полимерный комплекс может быть получен взаимодействием стехиометрических количеств веществ и (р-ция . В ходе этой реакции образуется два продукта, а давление в системе увеличивается в раза (при постоянных объёме и температуре). Один из лигандов в составе изоэлектронен газу . При добавлении к в ацетонитриле (в количестве моль на моль Мо) образовались зелёные кристаллы , растворимые в растворителях с диэлектрической проницаемостью от умеренной до высокой. КЧ атома молибдена в равно шести. Схема описанных превращений:
Вопрос . Рассчитайте молярную массу .
Молярная масса , г/моль (до сотых).
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Вопрос . Определите вещества - . Состав подтвердите расчётом.
Формула .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Вопрос 3. Запишите уравнения реакций и .
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 4. Для катиона вещества изобразите все возможные изомеры Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 5. Запишите реакции частичного и полного гидролиза вещества .
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 6. Вещество нерастворимо в тетрахлориде углерода, хлороформе и предельных углеводородах, но хорошо растворимо в безводном ацетонитриле, запишите реакцию и объясните причину её протекания.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Для определения молярной массы необходимо воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона: M(D) = = 28,01г/моль
. Окисляя молибденит, получают триоксид молибдена :
Произведём расчёт состава : = = моль
При получаем М(В) = = г/моль. Вещество - хлоросодержащее соединение молибдена, его состав , то есть + = . При нет разумных вариантов, значит х = , следовательно, . Отсюда, состав – или .
Газ имеет молярную массу , вступает в реакцию с хлоридом металла в присутствии восстановителя (общий метод получения карбонилов металлов), что намекает на угарный газ = . Молекула азота подходит по массе, но азот не вступает в подобные реакции. Нагревая с алюминием под давлением СО получают гексакарбонил молибдена состава (состав определяется правилом Сиджвика или правилом электронов).
Окраска газовой смеси, углубление окраски при нагревании говорит о равновесии ⇌ . При увеличении температуры равновесие реакции ⇌ смещается вправо, что и объясняет изменение окраски смеси тетраоксида диазота = с диоксидом азота из-за увеличения концентрации бурого газа в смеси. Т.е. вещества – скорее всего содержат азот, тогда «дымящая жидкость» – это азотная кислота. Вещество – это гидросульфат нитрозония , из которого получают хлорид нитрозила по реакции с . По условию задачи число моль газа в р-ции увеличивается в раза, т.е. происходит отщепление молекул СО, т.к. по условию образуется лишь продукта, атомы хлора входят в состав , т.к. на следующей стадии добавляют катионы серебра. Запишем реакцию в виде:
Для образования полимерного продукта необходимо два мостиковых лиганда на формульную единицу, такими лигандами могут быть хлорид-ионы. То, что хлорид ионов также подтверждается мольным соотношением катионов серебра и молибдена в следующей реакции, т.е. = Растворимость в полярных растворителях и указание на наличие катиона в вопросе говорит о ионном строении . Осаждение хлорид-ионов в виде хлорида серебра и указание на оставляет только вариант заполнения координационной сферы Мо молекулами растворителя: = В таблице приведены все вещества, упомянутые в задаче, однако, оцениваются баллами только вещества , , , , ,
. Уравнения реакций:
. Для типов лигандов в соотношении в октаэдрическом комплексе возможна цис-транс изомерия:
Реализуется цис-изомер комплекса Молекула координируется только через атом азота.
. гидролизуются во влажном воздухе до и . В воде гидролизуется полностью до гидратированного оксида Мо(V), который со временем окисляется кислородом воздуха до молибденовой кислоты: + = + или + = + + = + или + = +
. Вещество имеет полимерное строение, о чем сказано в задаче, поэтому плохо растворяется в слабополярных растворителях. При разрыве связей с мостиковыми лигандами затрачивается энергия, которая может быть компенсирована за счет координации молекулы растворителя:
Оговорка источника. Для текст официального решения указывает азотную кислоту, а итоговая таблица — . Обе формулировки сохранены; принимается с пояснением в полном решении.