Вещество Х представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде и легко разлагающийся при нагревании с выделением газа (р-ция 1). Действием на 10,0 г вещества Х избытком горячего раствора вещества Y, дающего белый творожистый осадок с нитратом серебра (р-ция 2), получили 5,0 г вещества Z в виде белого осадка (р-ция 3). Вещество Z встречается в природе в виде многочисленных минералов и входит в состав горных пород. Длительным выдерживанием в автоклаве при 55oС 20 г насыщенного при этой температуре раствора Х с суспензией 3.6 г Z получили 7,2 г кристаллического вещества N с выходом 84% (р-ция 4). Вещество N обнаружено в природе в виде редкого минерала. При действии воды кристаллы N разрушаются. Так, при внесении 11,9 г N в 93,1 г воды выпадает осадок Z и образуется раствор массой 100 г. При добавлении к 10 г этого раствора избытка соляной кислоты выделяется 111,8 мл газа (н.у.).
Растворимость вещества Х при 55oС равна 56,25 г в 100 г воды.
При нагревании твердого Y потеря массы в виде газообразных продуктов составляет примерно 49,3%.
- Определите неизвестные вещества Х, Y, Z и N. Ответ обоснуйте, подтвердите расчетами.
Рассчитаем массовую долю Х в его насыщенном растворе:
%
Следовательно, в 20 г насыщенного раствора содержится 7,2 г вещества Х. Найдем массу N при 100%-ном выходе, она равна г. Если предположить, что вещества в автоклав помещены в стехиометрических количествах, а реакция протекает количественно, то получается, что схема реакция образования N имеет вид:
Рассмотрим разложение N в воде, по разности масс определим массу осадка:
Отношение массы Z к массе N равно , что совпадает с соотношением при синтезе N: .
Определим число моль газа, выделяющегося при подкислении раствора над осадком Z: моль.
Масса вещества в 100 г раствора 6,9 г, а в 10 г – 0,69 г. В расчёте на 1 моль газа на формульную единицу, получается молярная масса растворенного вещества равна г/моль.
Если предположить, что газ – это СО2, то в растворе присутствует карбонат калия K2CO3.
Х не может быть карбонатом калия, т.к. по условию задачи это вещество легко разлагается, а карбонат калия плавится без разложения. Тем не менее Х должно содержать и катион калия, и карбонат.
Всем требованиям задачи отвечает гидрокарбонат калия. X – KHCO3. Гидрокарбонаты металлов, как правило, растворимы. В условии указано, что раствор соли Y должен быть горячим, а значит в этих условиях возможно образование среднего карбоната, который выпадает в осадок, или гидроксида.
Запишем уравнения этих реакций в общем виде:
Тогда молярная масса равна
Единственный разумный вариант – это Z = CaCO3.
Найдем молярную массу N
г/моль.
N – K2Ca(CO3)2 Вещество Y – это соль кальция, дающая белый творожистый осадок с нитратом серебра, предположительно CaCl2. Однако в условии задачи указано, что при нагревании это вещество разлагается. Хлорид кальция образует ряд кристаллогидратов, число молекул воды на формульную единицу
- Запишите уравнения реакций 1 – 4