сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

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  левая круг­лая скоб­ка \omega\rm левая круг­лая скоб­ка X пра­вая круг­лая скоб­ка   =  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 KOH, 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 \omega\rm левая круг­лая скоб­ка X пра­вая круг­лая скоб­ка  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?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По явно вы­ра­жен­ной ам­фо­тер­но­сти можно пред­по­ло­жить, что эле­мент и про­стое ве­ще­ство  — это Zn или Al (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  — Al. 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  — Al_2$O_3$; A  — Al_2$ левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _3$; B  — KAl левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ умно­жить на $ 12H_2$O; D  — Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _3$; E  — K левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _4$ левая круг­лая скоб­ка H_2$O пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка левая круг­лая скоб­ка K левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _4$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка ; F  — KAlO_2$; G  — AlCl_3$ умно­жить на $ 6H_2$O; H  — Li_3$ левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _6$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ; I  — Al_4$C_3$; Y  — AlCl_3$; Z  — LiAlH_4$.

 

1 пра­вая круг­лая скоб­ка 4Al плюс 3O_2$ = 2Al_2$O_3$;

2 пра­вая круг­лая скоб­ка 2Al плюс 3H_2$SO_4$ = Al_2$ левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ плюс 3H_2$;

3 пра­вая круг­лая скоб­ка Al_2$ левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ плюс K_2$SO_4$ плюс 24H_2$O = 2KAl левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ умно­жить на $ 12H_2$O;

4 пра­вая круг­лая скоб­ка 2KAl левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ умно­жить на $ 12H_2$O плюс 3 левая круг­лая скоб­ка NH_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$CO_3$ = K_2$SO_4$ плюс 2Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ плюс 3CO_2$ плюс 9H_2$O плюс 3 левая круг­лая скоб­ка NH_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$SO_4$;

5 пра­вая круг­лая скоб­ка 2Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ \stackrelt гра­ду­сов=$ Al_2$O_3$ плюс 3H_2$O;

6 пра­вая круг­лая скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ плюс KOH плюс 2H_2$O = K левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _4$ левая круг­лая скоб­ка H_2$O пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ;

7 пра­вая круг­лая скоб­ка K_3$ левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _6$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \stackrelt гра­ду­сов=$ KAlO_2$ плюс 2H_2$O плюс 2KOH;

8 пра­вая круг­лая скоб­ка 2Al плюс 6HCl плюс 12H_2$O = 2AlCl_3$ умно­жить на $ 6H_2$O плюс 3H_2$;

9 пра­вая круг­лая скоб­ка AlCl_3$ умно­жить на $ 6H_2$O плюс 6LiH = Li_3$ левая квад­рат­ная скоб­ка Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _6$ пра­вая квад­рат­ная скоб­ка плюс 3LiCl плюс 6H_2$;

8.1 пра­вая круг­лая скоб­ка 2Al плюс 6HCl = 2AlCl_3$ плюс 3H_2$;

9.1 пра­вая круг­лая скоб­ка AlCl_3$ плюс 4LiH = LiAlH_4$ плюс 3LiCl;

10 пра­вая круг­лая скоб­ка 2Al_2$O_3$ плюс 9C = Al_4$C_3$ плюс 6CO;

11 пра­вая круг­лая скоб­ка Al_4$C_3$ плюс 12H_2$O = 4Al левая круг­лая скоб­ка OH пра­вая круг­лая скоб­ка _3$ плюс 3CH_4$.

 

Со­еди­не­ния со­ста­ва KAl левая круг­лая скоб­ка SO_4$ пра­вая круг­лая скоб­ка _2$ умно­жить на $ 12H_2$O на­зы­ва­ют­ся квас­ца­ми. Из ок­си­да алю­ми­ний вы­де­ля­ют при по­мо­щи элек­тро­ли­за в рас­пла­ве крио­ли­та. Более ста­рый спо­соб  — вос­ста­нов­ле­ние ще­лоч­ны­ми ме­тал­ла­ми.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

ПунктБаллы
6. За опре­де­ле­ние X — 0,5 балла, A, B, D-I, Y, Z — 1 балл

За каж­дую ре­ак­цию — 0,5 балла

17
7. За пра­виль­ный ответ — 1 балл1
8. За каж­дый ответ — 1 балл2
ИТОГО:20