Окраска некоторых соединений

Условия задач из задачника Комплект 13 

Задача 334

Переходный элемент X был впервые открыт в Мексике при исследовании свинцовых руд и сначала получил название Панхромиум благодаря своим разноцветным соединениям. Другое его название - Эритрониум - связано с тем, что большинство его солей при нагревании становятся красными. На схеме приведены превращения элемента X:

Если сжечь Х в кислороде, то в основном образуется высший оксид А оранжево-желтого цвета, который в промышленности используется как катализатор различных процессов окисления. При осторожном восстановлении А водородом образуется другой оксид B синего цвета (ω(X) = 61.45%), который проявляет амфотерные свойства. С КОН В реагирует с образованием бурой соли D (ω(X) = 47.89%). С серной кислотой В реагирует с образованием соли, которая из раствора выделяется в виде синего кристаллогидрата С (ω(X) = 20.16%; ω(Н₂О) = 35.57%). Вещество С также может быть получено реакцией А с Н₂SO₄ и H₂C₂O₄. При добавлении к С водного раствора аммиака выпадает осадок Е. Восстанавливая А оксидом углерода (II), можно получить черный оксид F. При сплавлении F и А без доступа кислорода можно получить В. При сплавлении А или F с Х получают другой оксид G черного цвета. Вещество F реагирует с НСl с образованием зеленого кристаллогидрата I (ω(X) = 19.19%; ω(Н₂О) = 40.69%). При реакции G с НСl также образуется фиолетовый кристаллогидрат Н (ω(X) = 22.17%; ω(Н₂О) = 46.96%), который при стоянии переходит в И.

1. Расшифруйте схему превращений, ответ подтвердите расчетами. Напишите уравнения всех реакций, которые упоминались в условии задачи.

2. Соединение F реагирует с гидросульфатом калия с образованием двойной соли J (ω(X) = 7.59%; ω(Н₂О) = 32.14%). Определите формулу J. Приведите тривиальное название этого типа двойных солей.

 

Задача 335

Пожалуй, не существует другого металла, который дает такое разнообразие соединений, как элемент Х. Ниже приведена схема превращений соединений этого элемента:

Вещества А и Е являются бинарными соединениями. При сжигании 1.0000 г вещества Е образуется 0.6947 г А. Соли F и G диссоциируют с образованием двухзарядного катиона, а соли R, Q и B имеют одинаковый качественный состав и содержат элемент Х в одинаковой степени окисления. В состав анионов соединений R и B входит только один атом Х, а М(R) > M(B). M(Q) = 1192 г/моль, а соотношение молярных масс аниона и соединенного с ним катиона составляет 4.094. Молярная масса С меньше молярной массы В на 21 г/моль. После нагревания соли D (ω(X) = 21.89%), не содержащей кислорода, при 60°С в токе азота в твердом остатке содержится только соединение Е.

Расшифруйте неизвестные вещества и напишите уравнения всех упомянутых реакций.

 

Задача 338

Металлы А и В серебристо-серого цвета были открыты практически в одно время. A легко подвергающийся различной обработке металл, использующийся в авиации и ракетостроении. Металл В является компонентом многих сплавов, характеризующихся высокой прочностью, входящий в состав танковой брони. Для А и В самая устойчивая степень окисления +5.

При растворении эквимолярной навески металлов А и B массой 2.88 г в концентрированной серной кислоте, ее масса уменьшилась на 1.02 г. Молярный объем металла А равен 1.08·10^–5 м³/моль, плотность металла равна 8.57 г/см³. При обжиге металлов при температуре выше 500°С образуются вещества С белого и D красного цвета, частично растворимые в воде. С восстанавливается водородом до оксида Е (25.6% кислорода по массе), при этом массовая доля кислорода уменьшается на 15% от начального значения.

вещество	I	J	L
ω(B), масс. %	31.2	38.9	36.9
ω(O), масс. %	49.1	48.9	11.6

1. Определите вещества А – Е, напишите уравнения реакций растворения В в концентрированной серной кислоте и восстановления С.

2. Напишите уравнения химических реакций, приведенных на схеме.

Окраска некоторых соединений

F	G	H	I	L
белый	белый	белый	голубой	голубой

3. При реакции солянокислого раствора G с цинком сначала цвет раствора становится зеленым, затем голубым, через некоторое время он становится зелёным, потом фиолетовым, после чего окраска не меняется. Объясните этот процесс, написав протекающие при этом химические реакции.

4. Назовите по номенклатуре ИЮПАК вещества J, I, L.

Задача 339

Ниже приведена схема превращений веществ I-VIII, содержащих в своем составе элемент Х. Соединения I - VIII содержат в своем составе не более трех элементов (помимо Х в состав могут входить элементы Y и Z).

Свойства соединений I - VIII приведены в таблице:

Вещество	ω Y, %	ω Z, %	Тпл., °С	Ткип., °С	Окраска	Агрегатное состояние
I	67.6	-	разл.	-	фиолетовая	твердое
II	73.6	-	-20.5	153	коричневая	жидкое
III	34.6	15.6	-	-	коричневая	твердое
IV	51.4	11.6	-	-	коричневая	твердое
V	61.4	9.2	-78	126.7	желтая	жидкое
VI	30.0	27.0	-	-	оранж.-красная	твердое
VII	-	32.0	1970	~3000	черная	твердое
VIII	-	44.0	680	разл. > 700	оранжевая	твердое

1. Определите Х, Y, Z и состав I - VIII.

2. Запишите уравнения реакций, соответствующие стрелкам на схеме.

3. Предскажите геометрическое строение II и V в газовой фазе.

4. Предскажите окраску водных растворов II и V.

Задача 346

При кипячении водной суспензии 4.55 г оксида А с эквимолярным количеством CaCO₃ карбонат кальция достаточно быстро растворяется с выделением бесцветного газа B (относительная плотность по воздуху 1.52) и образованием желтого раствора, из которого при охлаждении выпадает лимонно-желтый кристаллогидрат вещества C. Если же карбоната кальция взять 1.50 г, то цвет раствора становится оранжевым, а при охлаждении выпадает оранжево-красный кристаллогидрат вещества D. Прокаливание C при 200°С приводит к потере 23.23% массы (образуется вещество E), а прокаливание D - к потере 23.47% массы (образуется вещество G). E при прокаливании при 400°С не меняется, а G разлагается на 3.57 г E и 1.82 г А. Вещество E можно получить простым спеканием эквимолярных количеств А и CaCO₃.

1. Определите зашифрованные вещества, если на каждой стадии превращений выход составляет 100%.

2. Приведите уравнения реакций, которые упоминаются в задаче.