Question

В конце 18-го века был открыт, а в первой половине 19-го века был выделен в свободном виде металл Х. По своим химическим свойствам он напоминал другой легкий, распространенный в земной коре серебристый металл Y. Оба металла образуют амфотерные гидроксиды и пассивируются азотной кислотой. Поэтому было решено, что металл X в своих соединениях проявляет ту же степень окисления, что и металл Y. Оксид металла Y (Массовая доля ω(O) = 47,08%) встречается в природе в виде драгоценных минералов различных цветов - голубого, желтого, красного и др. 1. Назовите металл Y и характерную для его соединений степень окисления Y. Приведите необходимые расчеты. Атомный вес металла X можно определить следующим способом. Если взять навеску металла Х массой 1,00 г и сжечь ее в избытке кислорода, то масса получившегося вещества будет равна 2,78 г. 2. Рассчитайте атомный вес Х, исходя из предположения о равенстве степеней окисления Х и Y. Рассчитанный атомный вес противоречил разрабатываемому Д. И. Менделеевым периодическому закону. Химические свойства Х не соответствовали его предполагаемому местоположению в периодической системе. 3. Укажите предполагаемое местоположение (2 соседних элемента) Х в периодической системе исходя из рассчитанного атомного веса. Найденные различия в химических свойствах Х и Y и некоторые экспериментальные данные дали основание полагать, что на самом деле степень окисления Х на единицу меньше, чем Y. 4. Рассчитайте атомный вес Х в предположении новой степени окисления. Назовите элемент Х. 5. Продемонстрируйте схожесть металлов, написав уравнения реакций Х и Y c а) раствором серной кислоты; б) раствором гидроксида натрия. 6. Как называется явление схожести химических свойств, находящихся в соседних группах И соседних периодах? Для каких еще элементов характерно такое явление?

Answer 1

Ответ:

1. Находим эквивалентную массу металла Y

(16/0,4708-16)/2=9 г/моль, но по условию степень окисления не меньше +2, при с.о. +3 Ar=27 - это алюминий, его характерная с.о. +3

2. 4X+3O2=2X2O3

Кислорода пошло на реакцию

2,78-1=1,78 г

3/х=4*1,78/32

х=13,5 г/моль

3. 2 период 4А группа

4. 2X+O2=2XO

1/x=2*1,78/32

x=9 г/моль - это бериллий

5. Be+H2SO4=BeSO4+H2

2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2

Be+2NaOH+2H2O=2Na2[Be(OH)4]+H2

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2

6. Диагональное сходство

Li-Mg, B-Si

Answer 2

Давайте разберем этот вопрос по пунктам:

1. Металл Y – это алюминий (Al), а его характерная степень окисления – +3.

Массовая доля кислорода в оксиде алюминия: Массовая доля O = (масса кислорода / молекулярная масса оксида) * 100% = (16 / 47) * 100% ≈ 34.04%

2. Рассчитаем атомный вес металла X:

Известно, что при сжигании 1,00 г металла X получается 2,78 г оксида металла X. Масса металла X = 1,00 г Масса оксида металла X = 2,78 г Масса кислорода в оксиде = 2,78 г - 1,00 г = 1,78 г

С учетом массовой доли кислорода в оксиде металла X (34.04%), можно найти массу металла X: Масса металла X = (масса кислорода / массовая доля O) = 1,78 г / 0,3404 ≈ 5,23 г

Таким образом, атомный вес металла X ≈ 5,23 г/моль.

3. Предполагаемое местоположение элемента X в периодической системе: ближайшие соседи алюминия (Al) – бор (B) и галлий (Ga).

4. Учитывая новую степень окисления для металла X, которая на единицу меньше, чем у Y, степень окисления X = +2.

Атомный вес X можно рассчитать, зная, что масса металла X = 1,00 г, а масса получившегося вещества (соединения металла X с кислородом) = 2,78 г: Атомный вес X = масса металла X / количество молей = 1,00 г / (2,78 г / атомная масса кислорода в оксиде X) ≈ 1,00 г / (2,78 г / 0,6596) ≈ 0,237 моль = ≈ 4,25 г/моль.

5. Реакции металлов X и Y с серной кислотой (H2SO4) и гидроксидом натрия (NaOH):

а) Реакция с серной кислотой: 2X + 3H2SO4 → X2(SO4)3 + 3H2↑

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑

б) Реакция с гидроксидом натрия: 2X + 2NaOH + 6H2O → 2Na[X(OH)4] + 3H2↑

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

6. Явление схожести химических свойств элементов, находящихся в соседних группах и периодах периодической системы, называется законом периодичности или законом Менделеева. Это явление также называется горизонтальной и вертикальной периодичностью. Это свойственно многим другим элементам в периодической системе, например, литию (Li) и натрию (Na), бору (B) и алюминию (Al) и т.д.

Итак, металл Y – это алюминий (Al), металл X – это бериллий (Be), исходя из предполагаемой степени окисления, а химическая периодичность объясняет схожесть их химических свойств.