Порошок A массой 11.634 г прокалили в инертной атмосфере (р-ция 1). Образовавшийся твердый остаток B нагрели в токе аммиака при этом образовался металл X массой 9.324 г (р-ция 2). Газовую смесь, выделившуюся в результате прокаливания вещества A, охладили до 0о. При этом масса ее уменьшилась на 0.270 г, а в составе остался только газ C ( =1.964 г/л при н.у.), который полностью поглощается избытком раствора гидроксида бария, масса выпавшего осадка 5.920 г.
Соединение A входило в состав белых красок, которые пользовались большой популярностью из-за их высокой кроющей способности. Однако со временем краски начинали темнеть и даже чернеть из-за образования L. Для устранения потемнения поверхность обрабатывают водным раствором D. При добавлении в раствор D порошка диоксида марганца (р-ция 3) образуются биологически важная жидкость E и газообразный двухатомный газ F, в котором вспыхивает тлеющая лучина. Привзаимодействии L и F образуется газ G (плотность газа равна 2. 578 г/л (давление 99.7 кПа, температура 25 oC).
1) Определите соединения А – G и L. Ответ обоснуйте, подтвердив расчетами.
Найдём молярную массу газа C:
что соответствует оксиду углерода(IV) , оксиду азота(I) или пропану. Так как при обработке раствором образуется осадок , делаем вывод, что — углекислый газ. Следовательно, в составе соединения есть карбонат–ион. Его количество по массе осадка:
После охлаждения газовой смеси до комнатной температуры масса уменьшилась на 0.27 г, что соответствует конденсации воды. Тогда
Далее остаётся определить массовую долю металла в соединении , используя найденные количества и .
Определим массовую долю металла , количество водорода, углерода и кислорода, а затем молярную массу соединения :
Поскольку соотношение , находим массовую долю кислорода
а оттуда – обобщённую молярную массу через кислород: и через металл :
где – число атомов металла X в соединении A Объединим два полученных уравнения
Перебирая варианты, подходящим оказывается и . Следовательно, металл — свинец (Pb). Определим состав соединения :
Другой метод рассуждений: соотношение углерода, кислорода и водорода может соответствовать анионам и , т.е. возможны
, или . Вычислим молярные массы металлов:
Найдем молярную массу газа найдём из уравнения Менделеева—Клапейрона:
Следовательно, — сернистый газ , а — сульфид свинца.
Из описания заключаем, что вещество — пероксид водорода , следовательно, — вода , а — кислород . При «реставрации» происходит окисление сульфида.
2) Запишите уравнения реакций 1 – 3.
Запишем уравнения описанных реакций:
(1)
(2)
(3)
3) Объясните потемнение белой краски с пигментом А (р-ция 4) и напишите реакцию «реставрации» соединением D (р-ция 5).
Потемнение красок обусловлено образованием черного сульфида свинца(II) (PbS) под действием малых, но всегда присутствующих в воздухе, концентраций сероводорода.
Запишем уравнение реакции.
(4)
При действии на сульфид свинца(II) пероксидом водорода образуется сульфат свинца(II) (PbSO4) – соединение белого цвета, что «восстанавливает» исходную окраску свинцовых белил.
Запишем уравнение реакции.
(5)
4) Напишите уравнение реакции прокаливания соединения A на воздухе (р-ция 6).
При прокаливании на воздухе Pb3(CO3)2(OH)2 свинец окисляется кислородом до свинцового сурика – оксида свинца(II,IV) (Pb3O4).
Запишем уравнение реакции.
(6)
5) При попадании раствора D на жёлтые участки при «реставрации» они обесцвечиваются. Определите вещество K, отвечающее за желтый цвет на картинах, если известно, что K – бинарное соединение с массовой долей одного из элементов 22.19%.
Вещество, отвечающее за жёлтую окраску, реагирует с перекисью водорода как и сульфид свинца. Предположим, что соединение — сульфид другого металла с общей формулой . Тогда его массовая доля серы
Преобразуем:
Подбором находим , тогда , что соответствует кадмию. Следовательно,