Девятиклассник начал изучать химию элементов, и ему очень понравилась статья в популярной литературе об одном из элементов Периодической таблицы Д. И. Менделеева, «Серебро из глины». Так называли простое вещество X, образованное этим элементом. Заручившись поддержкой учителя, школьник отправился в химическую лабораторию, воспроизвести описанные в книжке эксперименты.
Для начала он решил сжечь Х в токе кислорода (реакция 1), у него получился оксид элемента X = 52,94 %). Оказалось, что Х также растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием А (реакция 2). Далее он прилил к полученному раствору А раствор сульфата калия и медленно охладил полученную смесь. Начали выпадать красивые кристаллы вещества В (реакция 3), которое при реакции с карбонатом аммония образуют D (реакция 4). Нагрев вещество D, экспериментатор снова получил оксид элемента X (реакция 5). Далее, добавляя к D раствор он получил вещество E (реакция 6), нагревание которого приводит к образованию F (реакция 7).
Все эти реакции показались экспериментатору достаточно простыми, и он решил получить нестандартное (для 9 класса) вещество Z двухстадийным синтезом: растворить Х в соляной кислоте с образованием Y (реакция 8.1), затем нагреть Y с гидридом лития (реакция 9.1). Однако, он не учёл, что в реакции Х с соляной кислотой образуется кристаллогидрат вещества Y (обозначим его G) (реакция 8). В G 11,18 %. И, соответственно, вместо желаемого вещества Z получил вещество H (реакция 9).
В результате экспериментатор решил прокалить оксид с углём, в надежде получить чистый X, хотя в статье такой метод описан не был. И снова его постигла неудача: вместо простого вещества Х он получил I (реакция 10), которое он попытался прокипятить с водой, чтобы удалить лишний углерод, и в результате снова получил D (реакция 11).
Схему проведенных реакций он нарисовал следующим образом:
1) Определите вещества, описанные в задаче. Напишите уравнения всех описанных реакций.
2) Как называются вещества со структурой B?
3) Как получить простое вещество Х из его оксида? А из вещества I?
По явно выраженной амфотерности можно предположить, что элемент и простое вещество — это или (также стоит помнить, что школьник учится в 9 классе, поэтому ему о химической экзотике на факультативе не рассказывают). В реакции 2, скорее всего, образуется сульфат этого металла, который далее вступает в реакцию с сульфатом калия, и при охлаждении выпадает осадок. Осадок, скорее всего, представляет собой квасцы, что указывает на то, что Х — На алюминий указывает также тот факт, что он не реагирует с концентрированной серной кислотой без нагревания из-за пассивации (поэтому школьник взял разбавленную). И, наконец, элемент возможно рассчитать из массовой доли X в оксиде. Далее, основываясь на химии алюминия, возможно определить все вещества и написать реакции:
Оксид — A — B — D — E — F — G — H — I — Y — Z —
Соединения состава называются квасцами. Из оксида алюминий выделяют при помощи электролиза в расплаве криолита. Более старый способ — восстановление щелочными металлами.