2IO3– + 4H2O + 5SO2 = 5HSO4– + 3H+ + I2 |
(2) |
|
I2 |
+ SO2 + 2Н2O = HSO4– + 3H+ + 2I– |
(3) |
IO4– + 7I– + 8H+ = 4I2 + 4H2O |
(4) |
|
IO3– + 5I– + 6Н+ = 3I2 + 3H2O |
(5) |
|
I2 |
+ 2S2O32– = 2I– + S4O62– |
(6) |
По результатам опыта д) количество Na2S2O3, пошедшее на титрование выделенного иода, равно
n1(Na2S2O3) = cV = 0,1•0,0374 = 3,74•10–3 моль.
Если исходное вещество – соль NaIO3, то ее количество, взятое для титрования, и эквивалентное количество Na2S2O3 в соответствии с уравнениями (5) и
(6) должны составить:
|
n(NaIO3) = |
m(NaIO3) |
= |
|
0,1000 |
|
= 5,053•10–4 моль |
||||
|
|
197,90 |
|||||||||
|
|
M(NaIO3) |
|
|
|
моль |
|||||
|
n2(Na2S2O3) = 6 • 5,053 • 10 |
|
|
= 3,032 10 |
|
||||||
|
|
|
|
|
–4 |
|
|
. |
–3 |
|
|
|
Поскольку n1 ! n2 , значит, соль X не может иметь формулу NaIO3. |
||||||||||
|
Если исходное вещество – соль NaIO4, то аналогичные расчеты с учетом |
||||||||||
|
стехиометрии уравнений (4) и (6) приводят к следующим результатам: |
||||||||||
|
n(NaIO4) = |
m(NaIO4) |
= |
|
0,1000 |
|
= 4,675•10–4 моль |
||||
|
|
213,90 |
|
||||||||
/ |
|
M(NaIO4) |
|
|
|
|
|||||
n3(Na2S2O3) = 8•4,675•10–4 = 3,74•10–3 моль
Количество вещества n3 совпадает с количеством Na2S2O3, рассчитанным по результатам титрования. Следовательно, вещество X – периодат натрия
NaIO4.
10. Кто цитирует Реми с любого места или знает наизусть таблицы Туровой, тот решит эту задачу без труда: в условии – весьма подробный пересказ свойств хрома и его соединений, особенно их окраски. Cr(CO)4.
2.2. Агрегатное состояние.
Задачи.
1. В результате электролиза раствора масляной кислоты в бесцветной жидкости при 0°С на аноде выделилась смесь двух бесцветных газов. Первый газ избирательно поглощается щелочью, второй – содержит 19,15 % углерода. На катоде выделяется третий газ – легкий, бесцветный и горючий. Отношение объемов выделившихся газов равно 1 : 1 : 8 соответственно. Протеканием побочных электрохимических процессов можно пренебречь.
Какие газы выделились при электролизе? Что представляет собой растворитель? Образование каких побочных продуктов возможно в ходе электролиза упомянутого раствора? Каковы экологические аспекты использования второ-
117
го газа? Обоснуйте Ваши ответы.
2. Ангидрид гемимеллитовой кислоты
COOH
O
O
O
раствориливводе,прокипятилиирастворупарилидоначалакристаллизации, затем охладили. Отфильтровали выпавшие иглы, высушили их и взвесили. Подвергли полученное вещество медленному нагреванию, при этом его масса меняласькакуказанонаграфике(за100%принятамассавеществадонагревания). Испарением веществ ниже температуры их кипения можно пренебречь.
а а (%)
100
а
85,4
78,1
60,2
50
|
|
|
|
|
|
|
|
Т1 |
~ 100oC |
Т. |
Т2 |
Т3 |
Т. Т |
||
Объясните полученный результат.
Решения.
1. Первая внятная подсказка – легкий, бесцветный и горючий газ. Немедленно возникает подозрение на водород, и цепочка выстраивается. Вторая, менее очевидная, но не менее весомая - то, что второй - тоже газ. Условию задачи удовлетворяет следующая схема электролиза:
118 |
CH3CH2CH2COOH + 8HX = 8H2 + C3X8 + CO2 |
|
(НХ - растворитель) |
I |
II III |
3 . 12 г углерода в C3X8 |
катод |
анод |
–– |
19,2% |
|
8.А г Xв С3Х8 |
–– |
80,85%. |
Откуда А = 19, X – фтор.
Образование гексана невозможно, так как объемное отношение CO2 и газа II составляет 1 : 1. Получение 8 моль водорода возможно при удалении всех атомов водорода из масляной кислоты (4 моль) и образовании 4 моль водорода в результате электролиза растворителя. X не может быть сложной группой, так
как C3X8 – газ.
Возможные побочные продукты: гептафтормасляная кислота, ее фторангидрид и другие фторпроизводные масляной кислоты.
2.Ангидриды реагируют с водой с образованием кислот, следовательно:
COOH |
|
|
COOH |
|
O |
O |
|
|
C |
||
C |
|
H2O |
|
O |
OH |
||
C |
|
OH |
|
|
|
||
|
|
C |
|
|
O |
||
|
O |
||
При нагревании гемимеллитовой кислоты должна происходить обратная реакция, и одно из трех падений массы на графике должно ей соответствовать.
Определим, какое падение ей соответствует, Mк-ты = 210, Мангидр. = 192, тогда должно наблюдаться падение массы до 192/210 = 91,4%, следовательно, это
не первое падение массы. Пересчитаем данные второго падения массы.
Пусть 85,4% |
–– 100%, |
|
|
78,1 |
–– х%, тогда х=91,4%, что совпадает с расчетом. |
||
Для третьего падения пусть |
78,1% |
–– 100%, |
|
|
тогда |
60,2% |
–– y% и y = 77,1%. |
Следовательно, кислота существует в интервале Тпл. –– Т2, и переходит в ангидрид при дальнейшем нагревании.
Рассчитаем падение массы ангидрида(третье падение массы).
192 |
–– |
78,1% |
|
x |
–– |
60,2%, |
x = 148. |
Отсюда 192 – 148 = 44 г/моль, это CO2 Cледовательно, ангидрид декарбоксилируется:
119
COOH |
|
|
O |
|
O |
C O |
|
O |
|
||
C |
–CO2 |
|
O |
|
O |
|
|
|
Из водного раствора кислота могла выпасть только в виде гидрата, постепенное разложение которого обуславливает медленное первое падение массы на
графике. Определим его молярную массу. |
|
|
|
|
|
|||||||||
192 –– 78,1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
х –– 100% |
|
|
x=246; |
246 – 210 = 36, то есть два моля Н2O |
||||||||||
Таким образом, происходят следующие процессы: |
|
|
|
|
||||||||||
при растворении ангидрида |
COOH |
|
|
|
|
|
||||||||
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
||
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
3H2O |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
OH . |
2H2O |
||||||
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при нагревании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
COOH O |
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
||
|
|
C |
|
|
|
|
T1–T . |
|
COOH |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
|||
|
|
OH |
. 2H2O |
|
|
|
|
|||||||
–2H2O |
|
|
|
|
–H2O |
|||||||||
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
||||
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
C |
O |
|
T3 |
|
C |
O |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
C |
|
–CO2 |
|
C |
||||||
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
120