Лишь одна ОВР
Бесцветный газ А при нормальных условиях занимает объем 2,24 л. Данное количество вещества А полностью нейтрализуется стехиометрическим количеством водного раствора KOH (р-ция 1) с образованием раствора 1. При добавлении к полученному раствору 1 избытка раствора нитрата бария выпадает 19,73 г белого осадка B (р-ция 2), который в природе встречается в виде минерала витерита, массовая доля бария в нём составляет 69,59 %. При добавлении к такому же объёму раствора 1 избытка раствора нитрата серебра выпадает осадок массой 52,35 г, представляющий собой смесь двух веществ C и D (р-ции 3, 4).
Окисление того же количества А (2,24 л при н.у.) простым газообразным веществом E приводит к образованию двух газообразных соединений F и G (р-ция 5), причем F – ядовитое, а G – безвредное. Если полученную смесь нейтрализовать водным раствором КОН (р-ция 6) (F полностью поглощается, а G с раствором щёлочи не взаимодействует), то образуется раствор 2, при добавлении к которому избытка раствора нитрата бария, выпадает 37,26 г белого осадка, состоящего из двух веществ B и H (р-ции 2, 7). Если к раствору 2 вместо нитрата бария добавить избыток раствора нитрата серебра, то выпадает только 27,57 г белого осадка C (р-ция 3).
1) Определите соединения А – H.
Вычислим молярную массу осадка В, используя массовую долю бария:
г/моль.
Тогда (B) = 0,1 моль. Найдём молярную массу аниона соли B: г/моль – CO3 2−, тогда В – BaCO3 Количество A было (B). Бесцветный газ A нейтрализуется в щелочном растворе и образует анион, осаждающий как Ba2+, так и Ag+, в виде белых осадков. Однако, если бы газом A являлся CO2, и в растворе 1 находился только CO3 2−, то с серебром выпало бы m(Ag2CO3) = (0,1 моль) (275,7 г/моль) = 27,57 г. Вторым веществом в осадке («вторым осадком»), его масса равна г, может быть соль с анионом (обозначим его Y), который осаждает катионы серебра, но не осаждает катионы бария. Таких анионов в таблице растворимости немного: OH−, Cl−, Br−, I −, S 2−
Проведем расчет для нахождения молярной массы аниона Y. Рассмотрим два случая:
-
когда это одновалентный анион Y и (второго осадка) = (A) = 0,1 моль,
-
когда это двухвалентный анион Y и (второго осадка) = 2(A) = 0,2 моль.
**Первый случай: **
M(второго осадка) = г/моль
г/моль – нет решений;
г/моль – Ag2S.
**Второй случай: **
M(второго осадка) г/моль
г/моль (соединение «AgO», оно же Ag2O2, существует, однако не соответствует степени окисления серебра +1).
Таким образом A нейтрализуется щелочью с образованием раствора 1, содержащего CO3 2− и S 2−. При этом , следовательно, A – COS, сульфоксид углерода. Тогда B – BaCO3, C и D – Ag2CO3 и Ag2S. Почему C – это именно Ag2CO3, становится ясно из второй части задачи, в которой фигурирует только C, и при том снова выпадает Ag2CO3.
Окисляет A простое газообразное вещество E. Выраженные окислительные свойства из простых газообразных веществ проявляют только O2, F2 и Cl2. При этом в продуктах должны образоваться только два газообразных вещества. Под это условие не подходит хлор, так как при нормальных условиях S2Cl2 и SCl2 – жидкости, а SCl4 - разлагается. Можно прийти к правильному ответу и не зная этого. Если обратить внимание на тот факт, что из раствора 2, содержащего CO3 2− и еще один анион, выпадают два осадка с барием и один с серебром. Значит, нужен анион, осаждающий барий, но не осаждающий серебро. Единственный вариант – F −. Подтвердим расчетом. Если общая масса осадка с барием 37,26 г, а количество углерода при окислении измениться не может, т.е. масса карбоната бария должна остаться неизменной, то m(BaF2) = г. Тогда моль, а моль. Значит, в продукте окисления A фтором образуется соединение с соотношением . CF2 в присутствии фтора образоваться не может, и степень окисления углерода не соответствует степени окисления в карбонате. Таким образом, F – это COF2, карбонилфторид. Тогда G – SF6, гексафторид серы, безвредное и очень инертное соединение.
2) Приведите названия соединений A и F.
COS – сульфоксид углерода, оксисульфид углерода, сульфид оксид углерода, сульфид карбонила, карбонилсульфид, химический косинус.
COF2 – карбонилфторид, фторид карбонила, фторфосген, оксофторид углерода.
3) Напишите уравнения реакций 1 – 7.
4) Объясните, с чем связана инертность вещества G и почему F – ядовитое?
Инертность SF6 объясняется стерическим фактором. Атом серы имеет октаэдрическое окружение атомами фтора из-за чего осложняется подход других частиц к сере. Кроме того, молекула SF6 неполярная и плохо поляризуемая. COF2 является высокотоксичным соединением вследствие гидролиза даже при небольших примесях паров воды и образования HF.