При нагревании без доступа воздуха соль Х, состоящая из трёх элементов, может разлагаться с образованием разных продуктов при разных температурах. Реакция, описанная Густавом Магнусом в 1825 году, протекает по схеме: (реакция 1). Другое направление реакции обнаружил Юстус Либих в 1855 году, оно описывается схемой: (реакция 2). В большинстве случаев процесс протекает параллельно по обоим направлениям, образуя смесь продуктов реакций 1 и 2. При проведении реакций разложения Х в определенных условиях были получены следующие результаты.
Направление реакции | Масса исходного вещества, г | Масса твёрдого остатка, г | Объём газа, мл (н. у) |
---|---|---|---|
реакция (1) | 1,000 | 0,389 | 311,1 |
реакция (2) | 1,000 | 0,500 | 311,1 |
реакции (1) + (2) | 1,000 | 0,444 | 311,1 |
Пользуясь количественными данными, приведенными в таблице, определите:
1) вещество Х, продукты Y и Z, газообразные продукты A и B.
2) количественный состав твёрдого остатка (соотношение продуктов Y и Z) для случая параллельного протекания
реакций. Приведите необходимые рассуждения и расчёты.
1. В реакции (1) получается индивидуальный газ А. Его масса 0,611 г, а объём (н. у.) 311,1 мл. Отсюда молекулярная масса газа А = 44, скорее всего это вряд ли получится при разложении соли металла). Аналогичным образом, пользуясь данными из второй строки таблицы, получаем молярную массу газообразных продуктов, равную 36. Так как один из газов, то B =
Определим металл по первой строке таблицы. При разложении соли образуется 0,139 моль газа. Количество металла может быть 0,0139, 0,00695 или 0,00463 моль (для соотношений 1:1, 1:2 и 1:3). Молярные массы металла для этих случаев составляют 28, 56 и 84. Подходит только железо при соотношении 1 : 2. Y = X = оксалат железа.
Реакция (1):
Реакция (2): (молярная масса Z действительно составляет 72), что можно подтвердить расчётом по второй строке таблицы. Таким образом, X = Y = Z = A = B =
2. Масса газовой смеси составляет 0,556, таким образом средняя молярная масса 40. Рассмотрим 1 моль оксалата, пусть по реакции (1) разложилось х моль, а по реакции (2) — (1 − x) моль. По реакции (1) получено 2х моль а по реакции (2) получено (1 − x) моль и столько же В газовой смеси (х + 1) моль и (1 − x) моль общее количество смеси = 2 моль. Тогда среднюю молекулярную массу газа можно записать как Отсюда выходит х = 0,5, y = 0,5 реакции идут в соотношении 1 : 1, твёрдый продукт и в мольном отношении 1 : 1.