Ионы бария и кальция образуют труднорастворимые селенаты, ионы железа(3+) и меди(2+) окисляют иодид-ионы. Тогда искомые катионы – магний, цинк, алюминий, кобальт, марганец, железо(II).

Разбалловка:

1) определение анионов летучих и нерастворимых кислот – 1 балл;

2) определение сильных окислителей – 2 балла;

3) определение сильных восстановителей – 1 балл;

4) анализ возможности попарного присутствия (с пояснениями) – 4 балла;

5) список анионов – 1 балл;

6) список катионов – 1 балла.

2. При нагревании одноосновной неорганической кислоты А до 160о она разлагается на сильную двухосновную кислоту В и жидкость С. Последняя легко гидролизуется с образованием кислоты В и летучей одноосновной кислоты. При добавлении к продуктам гидролиза избытка раствора нитрата серебра выпадает белый нерастворимый в воде и азотной кислоте осадок, при этом исходная масса кислоты А и масса образующегося осадка соотносятся как 1:1.23. Определите указанные в задаче вещества, напишите уравнения соответствующих реакций. Предложите способ синтеза вещества А. Что получится при взаимодействии кислоты А с пероксидом водорода?

Решение. Легкий гидролиз жидкости С, образование при этом летучей одноосновной кислоты и образование нерастворимого в кислотах белого осадка с нитратом серебра указывает на то, что С – хлорид или оксохлорид какого-то неметалла. Тогда А – кислота, содержащая вместо одной или нескольких ОН групп атомы хлора.

Найдем молярную массу этой кислоты.

Пусть ее формула – НЭОyClz. 1/z моль этой кислоты соответствуют выпадению в осадок 1 моль хлорида серебра.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Тогда масса 1/z моль кислоты составит 100*143.5/123 = 116,5 г
Если z = 1, то молярная масса элемента Э составит:

116,5 – 1 – 35,5 – 16 y = 80 – 16 y

y = 1 M = 64 – нет ответа

y = 2 M = 48 – нет ответа

y = 3 M = 32 – сера

Таким образом, искомая кислота А – хлорсульфоновая кислота HSO3Cl

2HSO3Cl = H2SO4 + SO2Cl2

SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl

HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3

SO3 + HCl = HSO3Cl

HSO3Cl + H2O2 = H2SO5 + HCl

Разбалловка:

Выход на хлорсодержащее соединение – 2 балла

Поиск молярной массы кислоты в общем виде – 1 балл

Определение хлорсульфоновой кислоты – 2 балла

Описанные в задаче реакции – по 1 баллу

3. Ниже представлена схема получения вещества А и некоторые характерные для него реакции:

С + G

↓ t

C t, G -180о C, hν

D + E + F ––––––––––> A <–––––––– B <––––––– D + F

<––––––– ––––––>

240о C ↓ Xe, t > -100о C

I + D H2O

- D

J <––––––– H + G

Об указанных веществах известно следующее:

А – ионный кристалл, сильнейший окислитель, впервые соединения данного типа были получены в 1960-х годах;

F –газ, получаемый электролизом растворителя, используемого в алюминиевом производстве ;

E – простое вещество; как само оно, так и его соединения обладают ярко выраженным действием, направленным против служителей церкви;

С – светло-желтый газ, получающийся при пропускании газа F через раствор щелочи;

В – темно-красная неустойчивая жидкость;

I содержит 31.06 масс. % Е;

J обладает кислотными свойствами.

1.  Определите неизвестные вещества и напишите уравнения всех упомянутых в задаче реакций.

2.  Какое первое соединение типа А было получено? Напишите уравнение реакции.

3.  В чем особенность вещества А? Изобразите пространственное строение этого вещества.

4.  Оцените силу кислоты J, приведите примеры веществ, имеющих схожее строение.

5.  Как называется водный раствор вещества H в зависимости от его концентрации?

6.  Изобразите строение веществ В и С. Какие еще соединения с таким же качественным составом Вам известны? Изобразите их строение.

Решение. 1) Из условия задачи очевидно, что F – фтор, Е – сурьма («антимониум»).

При пропускании фтора через раствор щелочи можно получить дифторид кислорода (С): 2F2 + NaOH = NaF + OF2 + HF (балла)

В состав вещества А должны, по-видимому, входить кислород, сурьма и фтор. Поскольку это вещество представляет собой ионный кристалл со свойствами сильнейшего окислителя, это, скорее всего, гексафтороантимонат диоксигенила, O2+SbF6-

Тогда вещество D – кислород:

O2 + Sb + 3F2 = O2SbF6

G – SbF5

4OF2 + 2SbF5 = 2O2SbF6 + 3F2

O2 + F2 = O2F2 (B)

2O2F2 + 2SbF5 = 2O2SbF6 + F2

При взаимодействии гексафтороантимоната диоксигенила с ксеноном происходит замещение кислорода на ксенон:

2O2SbF6 + 2Xe = Xe2F+Sb2F11- (I) + 2O2

O2SbF6 = O2 + SbF5 + F2

4O2SbF6 + 2H2O = 4HSbF6(J) + 5O2

HF (H) + SbF5 = HSbF6

2) Первым соединением типа А стал гексафтороплатинат диоксигенила:

O2 + PtF6 = O2+PtF6–

3) Особенностью вещества А является наличие в его составе молекулярного катиона диоксигенила. Катион – линейный, анион – октаэдрический.

4) HSbF6 – сильная кислота, комплексное соединение H+SbF6-. Аналогичными сильными кислотами, содержащими комплексный анион, являются, например, H2SiF6, HAuCl4, HВF4

5) Раствор вещества Н – фтористоводородная, плавиковая кислота.

6) Помимо дифторида кислорода и дифторида кислорода к настоящему времени синтезирован ряд других фторидов кислорода с общей формулой OnF2 (n = 3 – 6), все они содержат цепочки из атомов кислорода с атомами фтора на концах.

Разбалловка:

1) Определение веществ A – J – по 0,25 балла (всего 2,5 балла);

2) Уравнения реакций – – по 0,5 балла (всего 4,5 балла);

3) первое соединение типа А – 0,5 балла;

4) пространственное строение вещества А – 0.5 балла;

5) кислотные свойства J –0.5 балла;

6) схожие кислоты –0,5 балла;

7) название вещества Н – 0.5 балла;

8) строение веществ В и С, их аналоги – 0.5 балла.

4. При взаимодействии двух веществ (I) и (II), являющихся ангидридами кислот, образуется вещество (III), представляющее собой бесцветную жидкость с резким запахом, нерастворимую в воде, но растворимую во многих органических растворителей. Плотность паров этого вещества по водороду равна 98.

Растворение 1,000 г ангидрида I в воде дает раствор, на полную нейтрализацию которого идет 38,2 мл 0,5 М раствора NaOH. На полную нейтрализацию продукта взаимодействия 1,000 г II с водой требуется 37,05 мл такого же раствора NaOH.

Известно также, что а) растворение ангидрида I в спиртах приводит к появлению фруктового запаха; б) раствор вещества II в небольшом количестве воды приобретает голубой цвет после прибавления к нему порошка меди; в) взаимодействие III с фенолом дает желтый продукт IV, на титрование раствора 1,000 г которого идет 14,4 мл 0,5 М раствора NaOH.

1. Определите строение веществ I – IV.

2. Напишите уравнения всех приведенных в задаче реакций.

3. Почему вещество III не растворяется в воде?

Решение. При растворении ангидридов кислот в воде образуются соответствующие кислоты.

Появление фруктового запаха при растворении ангидрида I в спиртах указывает на образование сложных эфиров, следовательно, I - ангидрид карбоновой кислоты.

Ангидрид II при растворении в воде дает кислоту-окислитель (растворяющую медь). Вероятнее всего, что II - некоторый неорганический кислотный оксид.

По данным титрования можно рассчитать молярные массы этих ангидридов.

Для ангидрида I имеем следующие реакции:

(R−CO)2O + H2O = 2 R−COOH

R−COOH + NaOH = R−COONa + H2O

Пусть молярная масса ангидрида равна х, тогда образующаяся из него кислота будет иметь молярную массу равную (х+18):2.

На титрование пошло 38,2·0,5 = 19,1 ммоль NaOH. Следовательно, для растворения было взято 9,05 ммоль ангидрида.

Его молярная масса будет равна 1000:9,05 = 110 г/моль

Отсюда молярная масса радикала R будет равна (110 - 2·12 - 3·16):2 = 19. Радикала с такой массой нет, но ближе всего к ней метильный радикал. Значит ангидрид I - это уксусный ангидрид. (Расхождение связано либо с плохо проведенным анализом, либо с трем, что анализируемый образец ангидрида был частично гидролизован и содержал примесь уксусной кислоты).

Припишем ангидриду II формулу Э2Оа, тогда имеем следующие реакции:

Э2Оа + bH2O = 2HbЭOa+b/2

Пусть молярная масса ангидрида равна y, тогда образующаяся из него кислота будет иметь молярную массу равную (y+18b):2.

На титрование пошло 37,05·0,5 = 18,53 ммоль NaOH. Тогда количество оттитрованной кислоты будет равно 18,53:b ммоль, а для растворения было взято 9,26:b ммоль ангидрида.

Его молярная масса будет равна 1000:(9,26:b) = 108b г/моль.

С другой стороны, молярная масса ангидрида равна 2МЭ+16а. Отсюда, МЭ = 54b−8a.

Перебирая возможные целые значения а и b, получим, (при а=5 и b=1) МЭ = 14, т. е. ангидрид II - пятиокись азота.

Действительно N2O5 - кислотный оксид, а образующаяся из него азотная кислото - кислота-окислитель.

Для определения строения веществ III и IV рассмотри результаты титрования продукта IV. Очевидно, что это вещество - некоторый замещенный фенол. Его молярная масса равна 1000:(14,4·0,5) = 139 г/моль. Эта величина не очень большая, вероятнее всего, что это вещество содержит только один заместитель, а его формула может быть представлена как R-C6H4-OH. Молярная масса R в этом случае равна 139 - 76 - 17 = 46. Эта величина четная, следовательно радикал R должен содержать атом азота. Из возможных вариантов реальным является нитрогруппа. Следовательно, вещество IV - это один из изомерных нитрофенолов (вероятнее всего, п-нитрофенол).

Вещество III имеет молярную массу 98·2 = 196. Кроме того, оно малополярное (данные по растворимости) и может содержать С, H, N и О (возможно виде нитрогруппы). Таким требованиям удовлетворяет тетранитрометан C(NO2)4. Известно, что он является эффективным нитрующим агентом, легко отдающим одну из своих нитрогрупп.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5