Каждый год химический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова проводит День химика, посвящённый очередному элементу Периодической таблицы Д. И. Менделеева. В этом Дне химика с удовольствием принимают участие и составители задач «Высшей пробы» — студенты и преподаватели кафедры РАН химфака МГУ, Высшего химического колледжа РАН, Факультета химии Высшей школы экономики; сотрудники институтов Российской академии наук. В 2020 году День химика посвящён элементу, проявляющего все характерные для его группы химические свойства. Обозначим его Х.
Водный раствор соединения, содержащего элемент Х и водород, разъедает стекло, а в присутствии кислорода — серебро и золото. Сам элемент в виде простого вещества легко реагирует с водородом и галогенами. В реакции с кислородом в зависимости от условий образуется ряд веществ — от до а в присутствии озона — и Этот ряд соединений с кислородом при растворении в воде неизменно образует то самое соединение, которое (см. выше) разъедает стекло, растворяет серебро и золото.
При сгорании на воздухе 500 мг Х получено 620,3 мг оранжево-жёлтого продукта. Продукт полностью растворили в тёплой воде так, что образовалось 250,0 см3 раствора. На титрование 25,0 см3 этого раствора требуется 18,79 см3 раствора серной кислоты с концентрацией 0,01 моль/дм3.
1) Определите неизвестный металл и оранжево-жёлтый продукт, полученный при сгорании.
2) Напишите уравнения всех упомянутых реакций.
1. Описанные свойства могут указывать на цезий. Проверим данное предположение расчётом. На титрование затрачено 18,79 · 10–5 моль серной кислоты. Так как титровали одну десятую общего количества полученного раствора, то на весь раствор ушло бы 18,79 · 10–4 моль серной кислоты. Считая, что в растворе гидроксид одновалентного металла, получаем, что этого гидроксида — 37,58 · 10–4 моль.
Так как гидроксид получен из 0,5 г металла, легко определить, что атомная масса металла — 133, то есть это действительно цезий.
Определим оранжево-жёлтый продукт окисления: на 0,5 г цезия он содержит 0,1203 г кислорода. Тогда на 133 г (1 моль) цезия в этом продукте приходится 32 г кислорода, его формула
2. Уравнения реакций: