ВсОШ 2026, 9–10 классы, №Н-4
(только для и классов)
Серебристо -белое простое вещество , образованное элементом , растворяется при кипячении в растворе с образованием двух солей и (р-ция ), причём соли образуется в раз больше по массе, чем соли . сгорает в кислороде с образованием вещества (р-ция ), которое при нагревании с углём и хлором даёт (р-ция ).
Элемент образует довольно необычные соединения – , , а описано только теоретически. Главным исходным веществом, содержащим , для некоторых из них является жидкое вещество . Его синтезируют по реакции и вещества (р-ция ), которое содержит , не содержит и часто используется в органическом синтезе. Ниже приведены результаты масс -спектрометрического анализа вещества :
| / | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Относительная интенсивность |
В таблице содержатся сведения только для пиков с самыми распространёнными изотопами, пиков с другим количественным и качественным составом в спектре не было обнаружено. Каждый ион имеет заряд +. На основании анализа изотопного распределения известно, что пик с наибольшим значением / содержит атомов в своем составе. Вещества , – , были получены по следующей схеме:
На месте пропусков находятся реагенты: , , , , , , + , и дважды . Вещества – содержат , вещества над стрелками и не содержат . Вещества – имеют одинаковый качественный состав, массовая доля в ряду – возрастает; – единственный продукт реакции . Вещество похоже на , но вместо содержит . Вещество было получено только в качестве примеси в реакции .
Вопрос . Определите вещества , , , – , – , – .
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами.
Вопрос . Напишите уравнения реакций – (реакцию получения записывать не нужно).
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос . Для каждого пика из таблицы определите соответствующий ему ион.
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
растворяется при кипячении в растворе с образованием двух солей и , это реакция диспропорционирования. В такие реакции с образованием солей могут вступать элементы и групп. Элементы группы и фосфор не образуют серебристо -белых простых веществ, поэтому из группы. При растворении получаются соли вида и :
Посчитаем молярную массу , возможны случая ( = , =
и = ,
или
Теллур реагирует с кислородом с образованием , который при нагревании с углём и хлором даёт . Получаем: – , – , – , – , – . Уравнения реакций - :
Рассмотрим пики, полученные после масс -спектрометрического анализа. Молярная масса каждого пика совпадает с его значением /, так как заряд каждого иона +. Все пики имеют по одному атому теллура, так как для двух и более атомов нужна большая масса. В ионе с наибольшим значением / помимо теллура находятся атомов. Заметим, что в спектре есть несколько пиков, отличающихся по массе на . Это могут быть группы или . Группа , в отличие от , не подходит из -за слишком малого количества атомов. Эт о также можно подтвердить, если предположить, что – пик +. Пик отличается от пика на г/моль и атомов, что соответствует трём группам. Тогда – . Вещество – жидкое. Это говорит о том, что оно не ионное. Его формулу можно установить из уравнения реакции и : – . Массы ионов и соответствующие им пики:
| / | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ион |
Уравнение реакции :
Пронумеруем пропуски:
Начнём расшифровку с вещества . По условию оно такое же как , но вместо содержит . Значит – . При реакции с получится – , который с даст – . Так как вещества – имеют одинаковый качественный состав и массовая доля в них возрастает, то можно однозначно идентифицировать вещества , , , : – , – , – , – . Тогда можно предположить, что вещество – , что сходится с возрастанием массовой доли в ряду – . В реагентах, которые находятся на месте пропусков, есть и . Можно предположить, что используется сразу после , чтобы заменить в реагенте иодид на азид-ион. Следовательно, для этих двух реагентов нужно две подряд идущих реакции, а значит они будут использоваться в строчке схемы. Если + и будут использоваться в пропусках и , то полученное вещество должно содержать азот, что не удовлетворяет найденной ранее формуле. Значит + и занимают и пропуски соответственно. Найдем пропуск для . Он не может быть в пропуске, так как не может вступать в реакции разложения. Также не будет реагировать с раствором и , поэтому он не стоит в пропусках и . Остаётся единственный пропуск не над стрелкой – . В реакции - единственный продукт, поэтому на пропуске может стоять только . Тогда из веществ, не содержащих осталось только . Значит он занимает пропуски и . Вещество нельзя поставить на и пропуски, потому что оно уже есть в этой схеме, и в этом не было бы синтетической необходимости. Значит занимает пропуск. не может получаться в результате действия и затем реагировать с , поэтому стоит на пропуске, а оставшееся вещество – на . Получаем схему с заполненными пропусками:
Вещество, получаемое на строчке схемы, содержит метильные группы.
Значит после реакции с и водой их должно остаться , так как при реакции с или их количество не должно измениться. Подходит вещество – . Далее иодид-ион заменяется на азид с образованием – . При разложении вещества по реакции в продукте с должно остаться метильные группы. Атом теллура, соединённый с двумя метильными группами, не может быть ни катионом, ни анионом. Значит вещество – , которое при фторировании даст нужный продукт. Уравнения реакций – :
Список литературы:
. Н. Гринвуд, А. Эрншо, Химия элементов.
. Неорганическая химия в трёх томах под редакцией Ю. Д. Третьякова.
. Robert ., Gedridge Jr., Kelvin . Higa, Robin . Nissan, Organometallics, , , , –.
. Latif Ahmed, John . Morrison, . . Chem. Soc. , , , –.
. Ingo Schwab, Beiträge zur Chemie der Pseudohalogenide des Tellurs. Dissertation, LMU München: Faculty of Chemistry and Pharmacy.
. Thomas . Klapötke, Burkhard Krumm, Peter Mayer, Holger Piotrowski, Ingo Schwab, Martin ogt, Synthesis and Structures of Triorganotelluronium Pseudohalides.