Химия
8 класс
Вопрос
Взаимодействие 3,29 г соли серебра Q и 1,83 г бромида R дает 4,12 г AgBr и 1,00 г соединения S. При разложении 1,00 г S образуется 655 мл (н.у.) бесцветного газа T и 0,181 г вещества U по твердости близкого к алмазу. Приведите формулы упомянутых в задаче соединений и предложите пространственное строение веществ S и U. Для чего может использоваться реакция разложения S на практике?
Ответ
Сначала, проще всего определить молярную массу газа T по закону сохранения массы:
M(T)=1,00−0,1810,65522,4=28г/моль.
Такую молярную массу имеют C2H4,CO,N2, причем в реакции термического разложения образование этилена маловероятно. Попробуем теперь разгадать формулу соли Q, по массовой доле серебра в ней:
w(AgвQ)=4,121081883,29=0,720 или 72%, откуда молярная масса Q:
M(Q)=1080,72n=150nг/моль, где n - целое число соответствующее количеству атомов серебра в молекуле Q. При n=1, масса аниона соли Q составляет: 150 - 108 = 48 г/моль. Отметим, что анион должен содержать азот, углерод или кислород, поскольку эти элементы содержатся в газе T (CO или N2). Учитывая это, можно предположить, что анионом Q является азид N−3, а сама соль - азид серебра AgN3. Определим массовую долю брома в R и аналогичным образом попытаемся разгадать состав:
w(BrвR)=4,12801881,83=0,958 или 95,8%, откуда молярная масса R:
M(R)=800,958n=83,5nг/моль,
где n - целое число, соответствующее количеству атомов брома в молекуле R. Таким образом, молярная масса, приходящаяся на остаток R (не бром) в молекуле, очень мала и составляет (83,5−80)n=3,5nг/моль. При n=1 и 2 масса остатка слишком мала, но при n=3 она приблизительно соответствует массе бора 10,8 г/моль, т.е. R=BBr3. Таким образом, в задаче описана реакция 3AgN3+BBr3=3AgBr+B(N3)3 (соотношение реагентов можно получить из их масс). Разложение B(N3)3 (как можно рассчитать из масс S,T и U) протекает по уравнению: B(N3)3=BN+N2.
Вещество S=B(N3)3 имеет строение азида бора (можно написать несколько резонансных структур):
Поскольку указано, что вещество U(BN) имеет твердость, близкую к алмазу, можно предположить, что оно имеет алмазо- или графито-подобную структуру:
Поскольку при разложении B(N3)3 выделяется большой объем газа, это вещество может применяться в качестве взрывчатки. Также можно предложить использовать B(N3)3 для покрытия поверхностей твердой пленкой пленкой BN.