Химия
8 класс
Вопрос
При количественном анализе некоторого вещества установлено, что оно содержит 18,55 % натрия и 25,80 % серы. Недостающая до 100 % часть исследуемого вещества приходится на кислород. Для определения содержания воды пробу исследуемого вещества массой 1,68 г обработали избытком карбида кальция. Выделившийся при этом ацетилен занимает объем $0,378 дм^3$ (в пересчете на нормальные условия).
а. Установите формулу исследуемого вещества, если его молекулярная масса равна 248.
б. Предложите полное химическое название этого соединения с учетом входящей в его состав воды.
в. Какие процессы могут происходить при электролизе раствора этого соединения?
Ответ
Для определения кристаллизационной воды используется реакция с карбидом кальция
$CaC_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + C_2H_2$.
Содержание кристаллизационной воды в образце
$\frac{0,378}{22,4} \cdot 2 \cdot 18 = 0,607$ г или $\frac{0,607}{1,680} \cdot 100 = 36,13$ %.
На долю кислорода, не входящего в состав кристаллизационной воды, приходится
$100 - (NULL,55 + 25,80 + 36,13) = 19,52$ %.
Мольные соотношения $Na_xS_yO_z \cdot kH_2O$,
$x : y : z : k = \frac{18,55}{23,0} : \frac{25,80}{32,1} : \frac{19,52}{16,0} : \frac{36,13}{18,0} = 2 : 2 : 3 : 5$.
Формула соли $Na_2S_2O_3 \cdot 5 H_2O$ ($M = 248$ совпадает с приведенной в условии задачи)- это пентагидрат тиосульфата натрия.
[Тиосульфат-анион, содержащий один из атомов серы в степени окисления -2, легко окисляется под действием такого окислителя, как иод. Можно предположить, что в водном растворе тиосульфата натрия на катоде при электролизе будет происходить восстановление ионов водорода
$2H_2O + 2e = H_2 + 2OH^{-}$,
а на аноде будет идти окисление тиосульфат-анионов. При небольшой мощности тока они, вероятно, будут окисляться, как и в случае иода, до дитионат-анионов
$2S_2O_3^{2-} - 2e \rightarrow S_4O_6^{2-}$
и суммарно процесс будет идти по уравнению
$2Na_2S_2O_3 + 2H_2O = H_2 + 2NaOH + Na_2S_4O_6$.
При большей мощности тока, как и в случае действия такого окислителя, как хлор, возможно окисление до сульфат-анионов
$S_2O_3^{2-} + 5H_2O - 10e = 2SO_4^{2-} + 1OH^{+}$,
и суммарно процесс будет происходить по уравнению
$Na_2S_2O_3 + 5H_2O = 5H_2 + Na_2SO_4 + H_2SO_4$,
или, точнее,
$2Na_2S_2O_3 + 5H_2O = 5H_2 + 2NaHSO_4$.
Кроме того, известно, что сульфат-анионы могут окисляться при большой плотности тока до персульфат-анионов
$SO_{4}^{2-} - 2e = S_{2}O_{8}^{2-}$.
Поэтому не исключено протекание процесса по уравнению
$Na_2S_2O_3 + 5H_2O = 5H_2 + Na_2S_2O_8$.]