ВсОШ 2025, 9–10 классы, №Н-5
Много Паскалей не бывает!
В нормальных условиях металл при взаимодействии с веществом образует соединение . При гидролизе мг выделяется газ и образуется раствор, на титрование которого уходит мл М раствора соляной кислоты. Массовая доля металла в составляет %.
Вопрос . Определите металл , а также соединения , , . Ответ подтвердите расчётом. Однако при взаимодействии металла с при повышенном давлении могут образовываться ещё три различных соединения: , , ! получается количественно под давлением ГПа при нагревании лазером смеси металла и . Ранее, был получен из взрывоопасного соединения , которое при небольшом нагревании способен разлагаться на простые вещества. в свою очередь получается при нагревании под давлением ГПа. Дополнительная информация: Сумма массовых долей металла в и в раз больше, массовой доли металла в ; Анион в составе изоэлектронен газу ; Суммарное число протонов в катионе и анионе как , так и , не превышает
.
Символ элемента .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Формула .
Формула .
Формула .
Вопрос . Определите состав соединений , , , и подтвердите расчётом, где это возможно. представляет особенный, можно сказать практический интерес, так как относится к классу высокоэнергетических соединений, в состав которых входит анион . ранее получали только при давлениях выше ГПа, однако при возвращении системы к стандартным условиям, он сохранял свою устойчивость, практически не разлагаясь. В связи с этим были выдвинуты разумные предположения, о том, что это вещество, как и ион можно получить в стандартных условиях, или хотя бы попытаться стабилизировать. Однако пока ты думаешь, другие действуют. И на год раньше в другой группе уже было синтезировано и выделено в чистом виде производное . Именно стало начальным соединением для синтеза многих других производных аниона .
Так при растворении мг вещества в cмеси воды и метанола и последующим добавлении нитрата магния происходит образование мг белого осадка соли с выходом %. В дальнейшем полученную соль растворяют в метаноле и прикапывают нитрат серебра. Количественно выпадает мг белых кристаллов бинарного вещества . Именно из напрямую впервые получили соединение , в стандартных условиях. Если же газ пропускать через раствор над осадком , то он в свою очередь образует комплексное соединение = %), причём катион содержит только один атом металла. Если к остатку раствора после первого фильтрования добавить крепкую щёлочь и прокипятить, то будет происходить выделение мл газа (при н.у.). Если же к полученному раствору добавить нитрат серебра, то также произойдёт выпадение мг белого осадка. Дополнительная информация: Анион содержит электронов и имеет циклическое строение; В состав соединений не входят другие анионы, кроме аниона ; состоит только из заряженных частиц, но не содержит атомов металлов.
Формула .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Формула .
Формула .
Формула .
Вопрос . Определите состав соединений , – и подтвердите, где это возможно расчётом. Для соединения – отразите координационную сферу катиона и аниона.
Формула .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Формула .
Формула .
Формула .
Формула .
Вопрос 4. Изобразите структурную формулу аниона . Приведите только одну резонансную структуру. Известный изоэлектронный аниону анион образован двумя элементами. Одним из самых известных является комплекс с массовой долей металла
%. Достаточно интересным стал тот факт, что и его аналог с анионом , сильно отличаются типом координации металла и лиганда, что было подтверждено квантово-химическими расчётами.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 5. Изобразите строение комплексов и , если известно, что в при координации не образуется новых циклов.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос . Укажите координационные числа металла в комплексах и .
Необычным является также наличие у особого изомера , который пока удалось наблюдать лишь при К в матрице вещества . Интерес к в первую очередь обусловлен с фундаментальной точки зрения именно благодаря его особой схожести, с известной светло-жёлтой достаточно ядовитой жидкости , которая в своё время оказала влияние на развитие координационной химии в целом.
Координационное число .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Координационное число .
Вопрос . Определите вещества , , если известно, что оба вещества обладают одной осью симметрии порядка и тремя осями симметрии порядка.
Формула .
Обоснование и расчёты приведите в полном решении.
Формула .
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
Запишем реакции в общем виде и рассчитаем молярную массу :
= = моль = ⁄моль, на один атом M(A) = г⁄моль = г⁄моль
| M(A), г/моль | ||
|---|---|---|
| - | ||
| - |
Из таблицы следует, что = и – . Теперь установим состав , рассмотрев зависимость молярной массы от числа атомов лития
| n(Li) | , г/моль | M(остатка) г/моль |
|---|---|---|
Стоит обратить внимание на массу остатка равную г/моль, что соответствует молярной массе атома азота. Это также соотноситься и с описанными превращениями. Тогда – , газ – , – .
Обозначим – , – . Составим уравнение: =
Начиная перебирать значения получаем пару = , = и пару = , = . Вторая пара не подходит из условия количества протонов в составе . Отсюда следует, что составам и отвечают и . Однако обратим внимание на строчку про существование газа, который изоэлектронен аниону . изоэлектронен атому кислорода, который в свою очередь образует молекулу . Это подталкивает на мысль, что на самом деле имеет в своём составе анион . Следовательно, – , – , – . – также выбивается из условия количества протонов в катионе и анионе. По описанию, взрывоопасным соединением способным разлагаться на простые вещества, является азид лития. Значит, – . Начать решение стоит с определения иона . Один атом азота содержит7 электронов. Отсюда следует, что ион представляет собой многоатомный фрагмент. Посмотрим на зависимость числа добавленных электронов от числа атомов азота:
| n(N) | |
|---|---|
Нетрудно понять, что это анион . Тогда, – . По описанию проведённых операций, с фильтратом, можно сделать вывод, что выделенный газ является аммиаком, а в осадок выпадает вероятнее всего хлорид серебра. = = 10−5моль = = 10−4моль Дальнейшие расчёты удобнее всего проводить с конца. Осадок представляет собой бинарное соединение, которое также используется для получения . Самым разумным предположением является – . От него мы и будем устанавливать состав : = = 10−4моль
= = 584.4г⁄моль, по Можно сделать разумное предположение, что присутствует в в форме , так как соединение состоит из заряжённых частиц, а выделить из координационной сферы металла, крепкой щёлочью нельзя. Тогда, M(остатка) = г⁄моль Также нам известно, что на катионы ещё приходиться заряд из условия электронейтральности. Если предположить, что оставшиеся катионы также однозарядные, то они обладают молярной массой г/моль. Это соответствует катиону состава . Отсюда следует, что – . Теперь рассчитаем состав и . Начать стоит явно с того, что в явно присутствует и . Даже более вероятно, что это соль : = = 344г⁄моль, по Однако масса значительно больше, чем предполагаемая для M(остатка) = г/моль Отсюда можно предположить, что на самом деле в также содержаться молекулы растворителей, а именно воды. Получаем, что – Из массовой доли металла в можно рассчитать молярную массу данного комплекса: = = 186.5г⁄моль, по M(остатка) = г/моль Вероятнее всего масса остатка приходиться на молярную массу , выступающего в данном случае в роли лиганда. Тогда мы получаем формулу . Дополнительно мы знаем, что в катион содержит только один атом металла. Серебро в катионе явно присутствует в линейном окружении из молекул аммиака. Значит присутствует фрагмент . Следовательно нужно умножить формулу минимум на . Получим . В таком случае анионом будет представлен полиметаллический кластер с мостиковыми лигандами. Отсюда можно сделать вывод, что на самом деле составу комплекса отвечает формула – . Структура аниона представлена ниже:
Изоэлектронный аниону является анионом в силу того, что он должен быть двухатомным. M(E) = = 93г⁄моль, на один фрагмент M(остатка) = г/моль Если же в составе присутствуют два фрагмента , то это соответствует остатку г/моль и как следствие соединению . И так, – , – . Так как нам известно, что и отличаются типом связывания, и дополнительно сказано, что не имеет в своём составе никаких новых циклов, мы можем прийти к выводу, что он представляет собой линейный комплекс, в котором координация железа происходит через один атом азота лиганда:
«Координационные числа» железа в и равны соответственно и . Составу соответствует . Из описания строения обоих соединений можно понять, что геометрии молекулы вероятнее всего соответствует тригональная бипирамида. Это сразу может подтолкнуть к мысли о лиганда , которые расположены в вершинах бипирамиды. Как следствие мы приходим к составу – . Из описания и в особенности его схожести с можно достаточно легко догадаться, что это карбонил железа .