Обязательный тур (десятый класс решения)

Индивидуальное соединение, при нагревании которого выделяется NO₂ может быть нитратом либо нитритом металла. Поскольку жидких продуктов не образовалось, это не кристаллогидрат. При его нагревании могут образовываться либо оксид металла, либо чистый металл. Оценим эквивалентную массу металла M(M)/n (n – его валентность) для всех случаев.

Случай 1. Исходное вещество - нитрат, при нагревании образуется металл.

M(M)/M(M(NO₃)_n) = 0,63/1,00

,

откуда M(M)/n = 105,6. Такого металла нет. Но взвешивание произведено с погрешностью, поэтому необходимо оценить диапазон эквивалентной массы металла. Максимальной она будет, если масса исходного вещества окажется 0,99 г (нижний предел истинной массы) при массе продукта 0,64 г (верхний предел истинной массы). Тогда соотношение в правой части уравнения становится равным 0,646, а M(M)/n = 113. Минимальной она будет, если масса исходного вещества окажется 1,01 г (верхний предел истинной массы) при массе продукта 0,62 г (нижний предел истинной массы). Тогда соотношение в правой части уравнения становится равным 0,614, а M(M)/n = 98,5. То есть, с учетом погрешности взвешивания эквивалентная масса металла лежит в диапазоне 98-113. В этот диапазон укладывается серебро с эквивалентной массой 107.

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂.

Случай 2. Исходное вещество - нитрат, при нагревании образуется оксид металла в той же степени окисления. Для нахождения минимальной эквивалентной массы

M(MO_n/2)/M(M(NO₃)_n) = 0,62/1,01

,

откуда M(M)/n = 77,8. Аналогично максимальная оценка дает M(M)/n = 90,7. Металлов с такими эквивалентными массами, разлагающихся до оксидов без изменения степени окисления металла и при этом не радиоактивных, нет.

Случай 3. Исходное вещество - нитрит, при нагревании образуется металл. Для нахождения минимальной эквивалентной массы

M(M)/M(M(NO₂)_n) = 0,62/1,01

,

откуда M(M)/n = 73. Аналогично максимальная оценка дает M(M)/n = 84. Металлов с такими эквивалентными массами, нитриты которых разлагались бы с образованием металла, нет.

Случай 4. Исходное вещество - нитрит, при нагревании образуется оксид металла в той же степени окисления. Для нахождения минимальной эквивалентной массы

M(MO_n/2)/M(M(NO₂)_n) = 0,62/1,01

откуда M(M)/n = 52,4. Аналогично максимальная оценка дает M(M)/n = 61,5. Под все условия задачи ни один металл не подходит (Cd и РЗМ, подходящие по химическим свойствам, не образуют темно-серых оксидов).

Кроме четырех рассмотренных случаев возможны нитраты металлов, разлагающиеся с повышением степени окисления металла. К таким нитратам относятся, в частности, CuNO₃, Mn(NO₃)₂. Так же ведут себя Fe(NO₃)₂ и Ce(NO₃)₃, но образующиеся при этом оксиды не имеют темно-серой окраски. Проверим первые два соединения на соответствие условиям задачи.

CuNO₃ = CuO + NO₂

M(CuO)/M(CuNO₃) = 80/126 = 0,635, что вполне укладывается в диапазон 0,614 ч 0,646, получаемый с учетом погрешностей при взвешивании. То есть CuNO₃ вполне может быть исходным соединением.

Mn(NO₃)₂ = MnO₂ + 2NO₂

M(MnO₂)/M(Mn(NO₃)₂) = 87/179 = 0,486, что не укладывается в диапазон 0,614-0,646. То есть Mn(NO₃)₂ не может быть исходным соединением.

Таким образом, порошок А - либо AgNO₃, либо CuNO₃.

1. Бром (от греческого "бромос" – зловонный). Название "мурий" не прижилось, т.к. муриевой кислотой (acidum muriaticum) называли соляную кислоту, из которой был получен в свое время хлор (т.е. название не приняли во избежание путаницы хлора и брома).
2. А. Балар. Цитата Ю. Либиха "Это не Балар открыл бром, а бром открыл для нас Балара!" ICl – имеет близкую молярную массу.
3. Кто не знает историю химии, то "выйти" на бром можно при ответе на этот вопрос.