Чудес не бывает ни для
тебя, ни для меня, нидля кого...
«Лабиринт фавна»
Гильермо дель Торо
На одном из практикумов по аналитической химии Студенту были выданы разноцветные порошки A-D, содержащие (помимо других элементов) металл Х и неметалл Y в различном соотношении. Ко всем порошкам Студент добавил небольшое количество дистиллированной воды, порошок А не растворился. Все 4 порошка реагируют с водным раствором аммиака. Навески В и С нагрели в токе водорода, что привело к образованию металла Х, масса исходной навески и полученного металла приведены в таблице:
**Дополнительная информация: **
- Латинские названия всех элементов, входящих в состав С, начинаются с одной буквы.
- B – гигроскопичное кристаллическое вещество, применяющееся в пиротехнике в качестве источника катионов, окрашивающих пламя в синий цвет, а также как окислитель.
- D и E содержат фрагмент ароматического гетероциклического соединения. Массовые доли некоторых элементов в составе D следующие: (С)=37.90%, (N)=12.63%, (H)=3.18%, (Y)=31.97%, а из 4.437 г D можно получить 2.978 г красного осадка E.
1. Определите соединения A, B, C, D, E. Ответ подтвердите расчетом.
Состав А рассчитывается из параметров элементарной ячейки:
Так как в состав С входят элементы, названия которых начинаются с одной буквы, то Х и Y тоже должны начинаться с одной буквы, а сумма их атомных масс равна 99 г/моль. Этим условиям соответствуют тогда Х – Cu, а Y - Cl, тогда А - CuCl соответствует по описанию (цвета соединений, характерные реакции).
Воспользуемся массами навесок и восстановленного металла для вычисления молярной массы соединений В и С. Пусть при восстановлении 1 моль В (или С) образуется 1 моль металла, тогда:
B используется в пиротехнике и содержит хлор, поэтому искомое соединение может являться хлоратом или перхлоратом. Используя соотношение и полученную молярную массу: B – Cu(ClO4)2.
В состав С может входить элемент, название которого на латинском языке начинается с «С», а именно: С, Ca, Cr, Co, Cd, Cs, Ce, другие элементы слишком быстро распадаются и не гуманно давать их соединения Студенту. Если комплексный анион имеет формулу CuCl3 –, то масса катиона должна быть 133 г/моль, что соответствует катиону – Cs+, а С – CsCuCl3 или Cs2[Cu2Cl6]
Найдем брутто-формулу D:
массовая доля меди не указана, если предположить, что в состав D кроме указанных элементов входит только медь, тогда
В состав D входит двухзарядный комплексный анион [CuCl4] 2- и два однозарядных катиона, или один двухзарядный. Рассмотрим первый случай, тогда брутто-формулу D можно переписать как: [C7H7N2]2[CuCl4]. Если «снять» протон с катиона, должна получиться нейтральная молекула состава C7H6N2, что соответствует бензимидазолу: D - [C7H7N2]2[CuCl4].
Найдем количество вещества D:
Пусть соотношение n(D):n(F) = 1:1, тогда
Определим формулу F: г/моль По условию в состав F входит фрагмент ароматического гетероциклического соединения, (М(C7H6N2) = 118.139 г/моль). Медь имеет заряд 2+, следовательно, найденная молярная масса может соответствовать двум однозарядным анионам, а значит молярная масса одного такого аниона 117 г/моль, что соответствует C7H5N2 –. F – Cu[C7H5N2]2 Итого, неизвестные элементы и вещества:
2. Напишите уравнения A, B и D с аммиаком, а также реакцию восстановления B в токе водорода.
3. Объясните разницу в окраске водных растворов В и С.
При растворении перхлората меди в воде образуется аквакомплекс [Cu(H2O)4] 2+ при растворении CsCuCl3 в ближнем координационном окружении меди сохраняются хлорид-ионы.