Можете помочь решить задачу с книги "Очень нестандартные задачи по химии"

  1. Две соли Х и У массой 8,00 г и 2,00 г соответственно реагируют между собой с образованием единственного продукта -труднорастворимой в воде соли Z массой 10,00 г. Если 8,00 г соли Х
    подвергнуть разложению, то образуется только 7,507 г соли Z и кислород. Найдите соли, если известно, что соль У является бинарным соединением.
2 симпатии

Вот это герой, снимаю шляпу перед теми, кто пытается решать неорганику из Зейфмана :sob::+1: (я сейчас чувствую себя так, будто бы нашел потерянного в детстве собрата, ахах). Я лишь подкину маленькую идею, а дальше рекомендую тебе самому доработать

Для начала заметим, что сумма масс солей Х и Y равна массе соли Z. Это означает, что две соли реагируют так, что в качестве продукта образуется лишь одна соль. Причем соли Х и Y реагируют количественно (т.е полностью). Как такое может быть ? А разумного варианта кроме как сопропорционирования (обратный процесс диспропорционирования) нет.

Можно было бы предположить, что это две разные соли, которые соединяются между собой. Но этот вариант, имхо, выглядит каким-то странным, учитывая то, что разложение соли X приводит к образованию только соли Z и кислорода. Из этого всего можно сделать один вывод - соли Х, Y, Z состоят из одинаковых элементов.

Перейдем к природе этих солей. Поскольку разложение Х привело к образованию лишь соли Z и кислорода, то вполне логично сказать, что во-первых, соль Х - кислородсодержащая, и во-вторых, соль Z также кислородсодержащая. Может возникнуть вопрос : а почему ? весь кислород из соли Х мог ведь улетучится. И это достаточно хороший вопрос. Однако, если бы Z уж совсем не содержал кислорода, то как из реакции кислородсодержащего Х и Y можно было бы получить некислородсодержащую соль Z ? Возникает простое противоречие, и именно поэтому можно смело заявлять, что Z - кислородсодержащая соль.

Теперь, ловкая махинация. Мы видим, что из чистого 8.00 г Х можно получить лишь 7.507 г Z. Отсюда можно найти соотношение молярных масс солей X и Z, потому что соотношение масс солей = соотношению молярных масс (при условии, что их кол-ва одинаковые). Таким образом, \frac{M(Z)}{M(X)}=\frac{7.507}{8} = 0.938. Однако в реакции X + Y = Z , мы видим что масса соли Z превышает 7.507, потому что вкладывается еще и соль Y. Кстати говоря, это еще раз подтерждает то, что все соли состоят из одинаковых элементов :innocent:. Поскольку мы не можем утверждать, что соотношение кол-в Х и Z именно в этой реакции равно 1, соотношение масс Z и Х будет выглядеть следующим образом :

\frac{m(Z)}{m(X)} = \frac{M(Z)}{M(X)} \cdot \frac{n(Z)}{n(X)}

Отсюда довольно легко получить \frac{n(Z)}{n(X)} = \frac{4}{3}. Получается, реакция имеет ввид 3X + nY = 4Z. Давай теперь попробуем найти значение n. Если известно, что из 8.00 г Х можно получить 7.507 г Z, то значит оставшиеся 10 - 7.507 = 2.493 г Z получатся чисто из 2.00 г Y. Значит \frac{M(Z)}{M(Y)} = \frac{2.493}{2} = 1.247. Аналогичным расчетом :

\frac{m(Z)}{m(Y)} = \frac{M(Z)}{M(Y)} \cdot \frac{n(Z)}{n(Y)}

можно получить \frac{n(Z)}{n(Y)}=4. Следовательно, n = 1, и в общем виде реакция имеет следующий вид :

3X + Y = 4Z

(когда освобожусь полностью, оформлю дальнейшее решение)

7 симпатий

:grin::grin:спасибо,
попробую решить.

1 симпатия

Продолжим битву с задачей))

Ранее, мы определили стехиометрические коэффициенты основной реакции взаимодействия соли Х с солью Y, и нам осталось лишь окончательно добить эту задачу нахождением в-в. Как можно заметить из стехиометрии реакции, в Х содержится 4m атомов кислорода, а в Z содержится 3m атомов кислорода, ибо НОК (наименьшее общее кратное) натуральных чисел 3 и 4 будет 12. В свою очередь, коэффициент m показывает нам то, что возможны разнообразные варианты наподобие 4:3 , 8:6 , 12:9 и.т.д.

Поскольку Y - бинарное соединение (которое не содержит кислород), можно сделать вывод о том, что всего в образовании солей Х,Y,Z участвуют лишь три элемента, которые скорее всего являются металлом, неизвестным элементом и кислородом. Обозначим металл - \ce{Me} , элемент - \ce{Э} , и тогда соль Х представляет собой \ce{Me_{k}(ЭO4)_{m}} , соль Y представляет собой \ce{Me_{k}Э_{m}} (степень окисления элемента и кислородсодержащего аниона элемента одинаковы, поскольку в предыдущих рассуждениях мы сделали соответствующие допущения) , соль Z представляет собой \ce{Me_{k}(ЭО_{3})_{m}}. Вот здесь можно заметить, что m - это не просто коэффициент, а степень окисления металла. И если написать уравнения реакции, то в принципе все идеально совпадает с нашими выводами ранее :

3\ce{Me_{k}(ЭO4)_{m}} + \ce{Me_{k}Э_{m}} =4 \ce{Me_{k}(ЭО_{3})_{m}}
\ce{Me_{k}(ЭO4)_{m}} = \ce{Me_{k}(ЭО_{3})_{m}} + \ce{0.5mO_{2}}

Если посмотреть на бинарное соединение Y , то в принципе можно полагать, что элемент скорее всего является галогеном, поскольку анионы типа \ce{ЭО_{4}^{-}} , \ce{ЭО_{3}^{-}} уж больно сильно напоминают нам перхлораты, перброматы, броматы, хлораты, иодаты и.т.д. В принципе элементом мог быть и металл, однако я как то сомневаюсь что интерметаллиды состава \ce{Me_{k}Э_{m}} будут обладать такими свойствами.

Если элемент все таки галоген, то k=1, и теперь мы с легкостью можем определить и металл, и галоген методом подбора. Для этого нам необходимо рассчитать точное кол-во молей кислорода, которое выделилось в ходе прокаливания Х :

n(O_{2}) = \frac{8-7.507}{32} = 0.0154 (моль)

По стехиометрии реакции n(MeЭ_{m}) =\frac{0.0154}{0.5m \cdot 3}= \frac{0.01026}{m} моль, и теперь можно найти молярную массу галогенида металла :

M(\ce{MeЭ_{m}}) = \frac{2m}{0.01026} = 195m (г/моль)
M(Me) = (195 - Э)m

Подбирая галогены, можно придти к выводу что кроме йода ничего разумного не подходит (если бы галогеном был хлор, то рассматривать значения с m > 1 было бы бесполезно, из за слишком большой молярной массы металла. а если бы галогеном был бром, то не было бы смысла рассматривать значения с m>3, по опять таки той же причине). С хлором и бромом никакой металл не подошел бы, поэтому остается рассмотреть йод.

M(Me) = 68m (г/моль)

Методом подбора можно определить, что подходят лишь два варианта. Первый вариант m = 2 , металлом является барий. Второй вариант m = 3 , металлом является таллий. Различить эти два варианта может только эрудиция (наверное). Насколько мне известно, иодат бария как раз так и труднорастворимый в воде, и я больше склоняюсь к варианту с барием, потому что барий в отличий от таллия не имеет каких-то других распространенных стабильных степеней окисления.

Таким образом, \ce{X - Ba(IO4)_{2}} ; \ce{Y-BaI2} ; \ce{Z - Ba(IO3)2}

11 симпатий