ВсОШ 2024, РЭ, 10 класс, №2
Металл-оборотень
Стекло научились красить еще очень давно: так, немецкие горняки использовали популярную в их местах руду для окраски стекла. Руда имела цвет, характерный для металла , но выделить этот металл из данной руды не удавалось. Решив, что в деле замешаны духи, рудному минералу дали обидное прозвище, которое впоследствии частично перешло и к металлу . В году одному шведскому ученому все же удалось выделить металл из описываемой руды. Для этого в одном из своих экспериментов он растворил в царской водке г руды, на две трети состоящей из минерала (р-ция . Удалив нерастворимые примеси и упарив раствор, он решил разбавить фильтрат и поместить в него железный гвоздь, чтобы доказать наличие металла , но ничего не произошло. Сделав вывод, что руда не содержит , ученый продолжил опыты: с помощью обжига такого же количества руды он смог получить вещество , которое впоследствии восстановил углем и с выходом в неожиданно получил г серебристого металла (р-ции , . В современном мире металл имеет большое промышленное значение, в первую очередь как легирующий агент при производстве различных сталей. Этим металлом также покрывают изделия из других металлов для предупреждения коррозии. Его используют и для создания монет, но не в таких масштабах, как . Для всего этого требуется чистый металл, который простым восстановлением получить нельзя. Один из методов очистки
– синтез вещества с дальнейшим его разложением. Для этого над техническим металлом под небольшим давлением пропускают ядовитый газ (р-ция , в результате чего весь металл переходит в жидкость , которую дальше нагревают до , получая чистый и газ .
Металлы и находятся в одном периоде таблицы Д.И. Менделеева. Определите эти металлы, вещества – и минерал . Ответы обоснуйте.
Обоснование, расчёты и уравнения приведите в полном решении.
Металл .
Металл .
Формула .
Формула .
Формула .
Минерал .
В какой цвет окрашивали стекла немецкие горняки при помощи руды?
Вещество имеет молекулярное строение. Изобразите его геометрию, укажите координационный полиэдр металла .
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Запишите уравнения реакций – .
Ответ и обоснование приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Из перечисленных сфер применения металла можно предположить, что это никель. Никель в земной коре представлен в основном в виде сульфидов и арсенидов, так что можем проверить вывод расчетом: = = моль При обжиге неизвестного минерала металл переходит в наиболее устойчивый оксид – . Допустим, что содержит атом никеля, тогда: = = n(Ni) = моль M(Z) = = г⁄моль Под полученную молярную массу идеально подходит минерал никелин – арсенид никеля . Тогдa – , – , – . Попытка выделение металла с помощью железного гвоздя позволяет предположить, что – металл, расположенный правее водорода в ряду напряжения металлов. Из металлов таковым является только медь.
. Соединения никеля придают стеклам зеленый цвет.
. Присоединить к металлу и отщепить от него из хорошо известных ядовитых газов можно только угарный газ – , в результате получится легколетучая жидкость – . Карбонил никеля имеет тетраэдрическое строение. Количество в карбониле никеля можно определить с помощью правила электронов: никель в степени окисления имеет электронов, для заполнения оболочки инертного газа ему не хватает электронов, которые он может взять из молекул .
. Уравнения реакций:
+ + = + + +
+ = +
+ = +
+ =