Элементы X и Y образуют ряд бинарных соединений A – E. Для анализа веществ A – C на содержание Y навеску каждого из них сплавили с избытком хлората и гидроксида натрия (р-ции 1-3).
После завершения реакции плав охладили, растворили в воде 1, полученный раствор подкислили раствором серной кислоты ( р-ция 4), перенесли в мерную колбу на 100 мл и довели до метки. Для анализа D навеску вещества растворили в разбавленном растворе серной кислоты, раствор перенесли в колбу на 100 мл и довели до метки. Далее во всех случаях к аликвоте 10 мл добавляли избыток иодида натрия (р-ция 5) и титровали коричневый раствор стандартным раствором тиосульфата натрия (С = 0.100 моль/л) (р-ция 6). Вещество E чёрного цвета реагирует с соляной кислотой с выделением жёлто -зелёного газа (р-ция 7).
Массы исходных навесок и средний объём тиосульфата натрия, пошедший на титрование одной аликвоты, приведены в таблице:
1 Полученный раствор не даёт нерастворимого в кислотах осадка при добавлении хлорида бария.
1. Определите неизвестные элементы Х и Y, вещества A – Е. Ответ подтвердите расчётом.
При анализе веществ A – D на стадии щелочного сплавления происходит окисление, при добавлении иодида натрия образуется коричневый раствор вследствие окисления иодид-иона: . В реакции с иодом тиосульфат является одноэлектронным восстановителем:
Вычислим количество вещества тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, по формуле: .
Вещества анализируют на содержание Y, скорее всего именно этот элемент меняет степень окисления. Так как мы не знаем изменение степени окисления Y при добавлении иодида натрия, возможно вычислить только (здесь n – изменение степени окисления).
Так как количество вещества определяли в 10 мл, а навеску после сплавления переносили в колбу на 100 мл, количество вещества следует умножить на 10, и молярная масса веществ в расчёте на один атом Y может быть определена по формуле:
Для получения целых чисел умножим полученные значения на 3:
Так как все молярные массы приведены на 1 атом Y, состав соединений можно представить в виде XmY. Вычтем из всех полученных молярных масс молярную массу A:
Полученные значения 8 и 32 позволяют предположить, что элемент Х – это кислород (M = 16 г /моль) или сера (M = 32 г /моль).
Если Х – кислород, а состав A = YO, тогда B = Y2O3, D = YO3.
Если Х – сера, тогда A = Y2S, B = Y4S3, D = Y2S3.
Рассчитаем молярную массу Y. Если Х – кислород, то M(Y) = 52 г /моль (Cr), если Х – сера, тогда M(Y) = 52 г /моль (Cr). Для нестехиометричного Cr4S3 трудно ожидать температуру плавления 2700 oC. Кроме того в условии указано, что щелочной расплав после окисления не содержит сульфат-ионов. Таким образом, X – кислород, а Y – хром.
Установим состав С. , Умножим левую и правую часть на 3: Таким образом, состав С = Cr6O11.
ИТОГО:
В приведённой элементарной ячейке содержится 4 чёрных атома и 2 белых.
Атомы в вершинах принадлежат данной ячейке на 1/8, атомы на гранях – на 1/2, а атомы в объёме ячейки принадлежат ей полностью:
Таким образом, состав Cr : O = 2 : 4, т.е. состав оксида E = CrO2.
2. Запишите уравнения реакций 1 – 8, если известно, что в реакци и 8 не образуется газообразных продуктов.
Уравнения реакций:
Если в качестве продукта указан I2, то за уравнение выставляется только половина баллов.