Химия

Выделение хлора при действии на оксид металла указывает, что оксид содержит металл в высокой степени окисления ($Cr^{+6}, Mn^{+7}, Pb^{+4}$). Образование белого осадка гидроксида, быстро окисляющегося (буреющего) на воздухе, указывает, что низшая степень окисления легко переходит в более высокую ($Fe^{2+}, Mn^{2+}$). Из названных четырех элементов наиболее близко подходит, марганец $Mn$, образующий оксиды в различных степенях окисления: $MnO, Mn_2O_3, Mn_3O_4, MnO_2, Mn_2O_7$, причем можно предположить, что в состав этого оксида входил Мп в степени окисления +4, т.е. это был диоксид марганца $MnO_2$

$MnO_2 + 4HCl = MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$, (1)
$MnCl_2 + 2NaOH = Mn(OH)_2 + 2NaCl$, (2)
$2Mn(OH)_2 + O_2 = 2MnO_2 + 2H_2O$, (3)
$MnO_2 + H_2C_2O_4 + H_2SO_4 = MnSO_4 + 2CO_2 + 2H_2O$. (4)

Избыток щавелевой кислоты был оттитрован перманганатом калия

$5H_2C_2O_4 + 2КMnO_4 + 3H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 10CO_2 + 8H_2O$. (5)

В реакцию (5) вступило $0,02293 \cdot 0,1025 = 0,00235$ г-экв $КMnO_4$ и, следовательно, 0,00235 г-экв щавелевой кислоты. Было взято 0,4 г $H_2C_2O_4 \cdot 2 H_2O$ ($M = 126, Э = 63$), или $0,4 : 63 = 0,00635$ г-экв $H_2C_2O_4 \cdot 2 H_2O$, из них $0,00635 - 0,00235 = 0,004$ г-экв прореагировало с 0,458 г неизвестного оксида. Эквивалент оксида $Э = 0,458 : 0,004 = 114,5$ не соответствует эквиваленту $MnO_2$ ($Э = 0,5 M = 0,5 \cdot 87 = 43,5$). Если предположить, что оксид был переменного состава и содержал $MnO_2$, то в 0,458 г оксида входило $43,5 \cdot 0,004 = 0,174$ г $MnO_2$ и $0,458 - 0,174 = 0,284$ г оксида $MnO$ ($M = 71$), не обладающего окислительными свойствами и образующего соли $Mn$ (II). Тогда в состав неизвестного оксида входят $0,284 : 71 = 0,004$ моля $MnO$ и $0,174 : 87 = 0,002$ моля $MnO_2$, т. е. $MnO : MnO_2 = 2 : 1$, и формула оксида $2MnO - MnO_2$ или $Mn_3O_4$. [В этом случае уравнения реакций (1) и (4) приобретают следующий вид:

$Mn_3O_4 + 8HCl = 3MnCl_2 + Cl_2 + 4H_2O$, (1а)
$Mn_3O_4 + H_2C_2O_4 + 3H_2SO_4 = 3MnSO_4 + 2CO_2 + 4H_2O$.] (4а)