Химия
8 класс
Вопрос
Некоторое вещество, принадлежащее к числу неорганических соединений, не растворяется в соляной кислоте, но может быть переведено в раствор при длительном кипячении с разбавленной азотной кислотой. В указанных условиях был растворен образец этого вещества массой 0,9554 г. Полученный раствор выпарили досуха, а сухой остаток прокалили. При обжиге наблюдалось выделение белого дыма масса оставшегося после прокаливания вещества оказалась равной 0,7950 г. Образовавшееся в результате прокаливания вещество растворили в разбавленной соляной
кислоте и к полученному раствору добавили избыток раствора иодистого калия. На титрование выделившегося иода потребовалось 20,0см3 0,50 н. раствора тиосульфата натрия. Было также установлено, что солянокислый раствор под действием избытка раствора аммиака меняет свою окраску характерным образом.
а. Назовите анализируемое вещество.
б. Напишите уравнения всех превращений, названных в условии задачи.
Ответ
На основании реакции соли металла (полученной при растворении оксида металла в разбавленной серной кислоте) с раствором иодида калия, приводящей к выделению иода, можно сделать вывод, что металл, который входит в состав соли, проявляет переменную степень окисления. Таким металлом может быть медь, а исходное вещество - сульфидом меди.
После растворения сульфида в азотной кислоте и прокаливания смеси полученного нитрата и серной кислоты образуется оксид металла. Замена серы в сульфиде MS на кислород в оксиде MО приводит к потере массы 0,9554−0,7950=0,1604 г. Образец содержал [0,1604:(NULL,06−16)]=0,010 моля, или 0,320 г, серы. На долю металла в соединении приходится 0,9554−0,320=0,6354 г.
Если формула сульфида MS, то атомная масса металла, равная 63,54, совпадает с атомной массой меди. Иодометрическое определение эквивалента оксида дает то же значение атомной массы.
Для установления формулы вещества были осуществлены следующие реакции:
3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O
или
CuS+8HNO3=CuSO4+8NO2+4H2O,
CuSO4t∘→CuO+SO3,
частично
CuSO4→CuO+SO2+O2,
CuO+2HCl=CuCl2+H2O
Cu(H2O)2+4+4NH3→Cu(NH3)2++4H2O,
2Cu2++4I−=Cu2I2+I2,
I2+2S2O2−3=2I−+S4O2−6.
(При предварительном анализе следовало бы рассмотреть и другие варианты, так как допущение о том, что вещество обязательно является сульфидом MS, недостаточно мотивированно (не использовано даже условие о выделении белого дыма при прокаливании остатка). В этом случае анализ данных позволил бы отбросить такие элементы, как железо, ртуть и т. д. Более строго следует провести решение с использованием эквивалента, определенного по результатам иодометрии, поскольку даже для второго сульфида меди Cu2S первая половина решения
Cu2S+12HNO3=CuSO4+Cu(NO3)2+10NO2+6H2O,
CuSO4→CuO+SO3,
2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2+O2,
в результате чего 1 моль Cu2S (M=160) дает 2 моля CuO (2M=2⋅80=160), не приведет к правильному результату.)