Химия

8 класс
Вопрос
Фуллерены привлекают к себе большое внимание из-за необычных химических и физических свойств. Фуллерен $C_{60}$ не проводит электрический ток, но при его соиспарении с калием образуется продукт внедрения металла в кристаллическую решетку фуллерена. Этот продукт - интеркалят - является полупроводником при комнатной температуре и сверхпроводником при 17 К. Определите его молекулярную формулу, если известно, что он содержит 14,0% калия по массе. При соиспарении фуллерена с рубидием и цезием образуется соединение, которое имеет структуру, аналогичную структуре калиевого интеркалята, и обладает сверхпроводящими свойствами уже при 34 К. Определите его молекулярную формулу, если известно, что оно содержит 67,2% углерода по массе.
Ответ


Пусть первый интеркалят имеет формулу $C_{60}K_{x}$. Массовая доля калия в интеркаляте

$\omega = \frac{39x}{39x + 12 \cdot 60} = 0,140$,

отсюда получаем $x = 3$. Следовательно, формула интеркалята $C_{60}K_{3}$.

Пусть второй интеркалят имеет формулу $C_{60}Rb_{x}Cs_{y}$. Массовая доля углерода в интеркаляте

$\omega = \frac{12 \cdot 60}{12 \cdot 60 + 85x + 133y} = 0,672$,

при этом $x + y = 3$. Составим систему уравнений:

$\begin{cases} \frac{12 \cdot 60}{12 \cdot 60 + 85x + 133y} = 0,672; \\ x + y = 3. \end{cases}$

Решение системы даёт $x = 1, y = 2$, что соответствует формуле $C_{60}RbCs_{2}$.
Ответ: формулы интеркалятов $C_{60}K_{3}, C_{60}RbCs_{2}$.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Металл $X$ находит широкое применение в технике. Основным сырьем для его производства является минерал, в состав которого входит также железо. Металл $X$ получают из руды, используя электротермическое восстановление его коксом. При этом образуются сплавы металла $X$ с железом, которые сами по себе частично используются в промышленности. Чистый металл $X$ получают восстановлением оксида $X_2O_3$ кремнием или алюминием, а также путем электролиза растворов солей $X$. Элемент $X$ образует оксиды $XO$, $X_2O_3$, $XO_2$ и $XO_3$, три из которых применяются в технике. Использование одного из этих оксидов основано на его мелкозернистой структуре и твердости, другого - на хорошей растворимости в воде, благодаря чему этот оксид применяется в процессе приготовления электролитов. Промышленное применение третьего оксида связано с наличием у него ферромагнитных свойств. Оксид $XO_3$ имеет кислотный характер. Он образует ряд кислот, содержащих один или несколько атомов $X$ в молекуле (изополикислоты). Бариевые и свинцовые соли некоторых из этих кислот находят непосредственное практическое применение. Сильные окислительные свойства растворимых солей этих кислот в кислой среде широко используются в количественном анализе. Название элемента $X$ связано с некоторым общим свойством его соединений. а. Назовите металл $X$ и объясните происхождение его названия. б. Минерал, который служит важнейшей рудой для производства металла $X$, содержит 28,5% кислорода по массе. Остальное составляют железо и металл в мольном отношении $1 : 2$. Выведите молекулярную формулу этого минерала. в. Напишите уравнение электротермической реакций получения сплавов металла $X$ с железом. Охарактеризуйте области применения этих сплавов и чистого металла $X$. г. Какие из оксидов металла $X$ имеют непосредственное тактическое применение и для чего применяется каждый из д. Напишите формулы солей двух наиболее известных типов кислот, соответствующих оксиду $XO_3$. Одну из этих солей (натриевую соль) можно получить путем сплавления указанного минерала с содой с последующим выщелачиванием плава водой. Другая соль получается при подкислении раствора первой соли. Напишите уравнения этих реакций. е. Назовите области аналитической химии, в которых используются окислительные свойства указанных солей. Проиллюстрируйте применение последних уравнениями типичных реакций, протекающих при их участии. ж. Металл $X$ в степени окисления +3 образует несколько характерных двойных солей, которые хорошо кристаллизуются и находят широкое практическое применение. Дайте общее название и общую формулу такого типа соединений элемента $X$. з. Какое применение в полиграфической промышленности находит калийная соль, образованная из оксида $XO_3$? Объясните ее применение.
8 класс Химия Средняя