×

Вы находитесь на архивном сайте ИНХ СО РАН. Сайт закрыт в связи с неактуальностью, представленной на нём информации.
Актуальный сайт расположен по адресу: www.niic.nsc.ru

Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

Научно-образовательный центр Института неорганической химии
им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН

Электронный практикум, разработанный в рамках реализации Программы развития НИУ–НГУ

В.А. Емельянов, М.А. Ильин, К.А. Коваленко

Химические олимпиады. Задания и решения.

Задача 20.

Условие задачи

Полученный осадок соли Шевреля Х может содержать медь, серу, кислород, водород и натрий.

1. Длительное выдерживание 3,867 г этого вещества в эксикаторе над оксидом фосфора привело к отщеплению от него воды массой 0,093*3,867 = 0,36 г или 0,02 моля, причем вода эта, по-видимому, кристаллизационная, т.к. держалась непрочно.

Поскольку аммиачный раствор Х имеет интенсивную синюю окраску и эта окраска сохраняется после пропускания ацетилена, то в состав Х входит медь(II) – это окраска комплекса [Cu(NH3)4]2+. В осадке У 84,15 % меди с молярной массой 63,55 г/моль, значит молярная масса У в расчете на 1 атом меди 63,55/0,8415 = 75,52, т.е. масса остатка 11,97 ≈ 12 г/моль. Это хорошо подходит под углерод, тем более, что ацетилен действительно осаждает кирпично-красный ацетиленид меди Сu2C2 из растворов, содержащих аммин меди(I). Поскольку растворение солей меди в аммиаке не сопровождается о-в реакциями, это значит, что в составе этой соли Шевреля изначально есть медь в разных степенях окисления. Количество меди(I) в навеске легко считается из массы У: 1,51*0,8415/63,55 = 0,02 моля. Общее количество меди в навеске нам подскажет медный купорос (CuSO4*5H2O), которого выделяют 7,5/250 = 0,03 моля.

Теперь разберемся с серой. Так как после подкисления синий раствор не дает осадка с раствором хлорида бария, значит, сульфат-ионов в соли Х нет. При нагревании Х с конц. серной кислотой должно идти окисление меди(I) до меди(II), которое будет сопровождаться выделением сернистого газа Z (он действительно обесцвечивает раствор перманганата калия). Всего выделилось 0,672/22,4 = 0,03 моля SO2, из них 0,02/2 = 0,01 моль за счет окисления 0,02 молей Cu(I), остальные 0,02 моля – за счет реакции содержащегося в Х связанного сульфита с кислотой.

Вода, образовавшаяся при нагревании Х в токе водорода, показывает нам содержание кислорода в исходной навеске: 1,44/18 = 0,08 моля, из которых 0,02 приходится на кристаллизационную воду.

Итак, посмотрим, есть ли в Х что-то еще, о чем мы не догадались: 0,03*63,55 + 0,02*32 + 0,08*16 + 0,04*1 = 3,8665 ≈ 3,867 г. Мольное соотношение элементов в соли Шевреля Cu:S:O:H = 3:2:8:4, ее брутто-формула Cu3S2O8H4 или Cu2SO3·CuSO3·2H2О.

Уравнения проведенных реакций:

3CuSO4+ 5Na2SO3+ 3H2O = Cu2SO3·CuSO3·2H2О+ 4Na2SO4+ 2NaHSO3;

Cu2SO3·CuSO3·2H2О+ P2O5= Cu2SO3·CuSO3+ 2 HPO3;

Cu2SO3·CuSO3·2H2О+ 8NH3= [Cu(NH3)2]2SO3+ [Cu(NH3)4]SO3+ 2H2O;

[Cu(NH3)2]2SO3+ C2H2= Cu2C2↓ + (NH4)2SO3+ 2NH3;

[Cu(NH3)4]SO3+ 6HCl = CuCl2+ 4NH4Cl + SO2↑ + H2O;

Cu2SO3·CuSO3·2H2О+ 4H2SO4+ 9H2O = 3CuSO4·5H2O + 3SO2↑;

5SO2+ 2KMnO4+ 2H2O = K2SO4+ 2MnSO4+ 2H2SO4.

2. Х– дигидрат сульфита меди(II)-меди(I), У – ацетиленид меди.