Неизвестные элементы и вещества
От чисел к формуле
Типичные данные и что из них следует:
- массовая доля элемента в соединении с известным партнёром → молярная масса элемента при предполагаемой формуле;
- эквивалентная масса (масса металла на 1 моль электронов): по объёму водорода \(M_\text{экв} = \dfrac{m}{2n(\ce{H2})}\), по массе оксида, хлорида. \(M = M_\text{экв}\cdot n\), где n — валентность (перебираем 1, 2, 3…);
- плотность газа: \(M = 2D_{\ce{H2}} = 29D_\text{возд} = 22{,}4\rho\);
- изменение массы при реакции (\(\ce{MCO3 -> MO}\), \(\ce{MO -> MCl2}\)) — уравнение с одной неизвестной M.
edit_noteПеребор валентностей
Эквивалентная масса металла 32,7. При n = 1 — 32,7 (нет металла), n = 2 — 65,4 (цинк!), n = 3 — 98,1 (нет). Ответ — цинк; проверка — белый амфотерный гидроксид.
boltПравило Дюлонга — Пти
Для твёрдых простых веществ молярная теплоёмкость ≈ 25 Дж/(моль·К). По удельной теплоёмкости металла можно оценить его молярную массу и выбрать правильную валентность — так в XIX веке уточняли атомные массы (индий, уран, бериллий).
Одинаковая масса — разные вещества
Молярная масса часто совпадает у разных веществ — тогда решают свойства:
| M, г/моль | Кандидаты | Как различить |
|---|---|---|
| 28 | \(\ce{N2}\), CO, \(\ce{C2H4}\) | горит ли (CO, \(\ce{C2H4}\)), обесцвечивает ли бромную воду (\(\ce{C2H4}\)) |
| 34 | \(\ce{H2S}\), \(\ce{PH3}\) | запах, продукт горения (газ \(\ce{SO2}\) или твёрдый \(\ce{P4O10}\)) |
| 44 | \(\ce{CO2}\), \(\ce{N2O}\), \(\ce{C3H8}\) | известковая вода, тлеющая лучина, горючесть |
| 30 | NO, \(\ce{C2H6}\), HCHO | буреет ли на воздухе |
edit_noteГаз с плотностью по водороду 17
\(M = 34\): \(\ce{H2S}\) или \(\ce{PH3}\). Продукт горения — газ B с 49,95 % кислорода: это \(\ce{SO2}\). Значит, A — \(\ce{H2S}\). Фосфин дал бы твёрдый оксид фосфора.
boltОдна гипотеза или несколько?
Если после всех данных остаётся два варианта — так и напишите, и предложите опыт, различающий их. На олимпиаде за обоснованное «либо — либо» с критерием различения дают больше, чем за угаданный ответ.
Проверка решения
Найденное вещество проверяют всеми данными задачи:
- пересчитать массовые доли по найденной формуле;
- проверить, что каждая описанная реакция действительно идёт и даёт описанный эффект;
- пересчитать массы и объёмы продуктов;
- проверить разумность: степень окисления, устойчивость, существует ли такое вещество.
edit_noteДвусмысленная доля
Хлорид металла содержит 64,1 % хлора. Для \(\ce{MCl2}\): M = 39,7 — нет двухвалентного металла с такой массой (кальций 40,1 — близко, но \(\ce{CaCl2}\) содержит 63,9 %). Для \(\ce{MCl3}\): M = 59,5 — кобальт? \(\ce{CoCl3}\) неустойчив. Для \(\ce{MCl}\): 19,8 — нет. Вывод: скорее \(\ce{CaCl2}\) с неточностью данных — проверьте, не опечатка ли, и что говорят другие данные задачи (окраска пламени!).
boltСначала — все данные
Не хватайтесь за первую подходящую формулу. Выпишите все числа и факты задачи и проверяйте кандидата по каждому. Одно противоречие — повод искать дальше.
push_pinГлавное
Инструменты: (1) массовая доля → отношение атомов (перебор степеней окисления: \(\ce{MO}\), \(\ce{M2O3}\), \(\ce{MO2}\), \(\ce{M2O5}\)…); (2) эквивалентная масса по водороду, кислороду, хлориду → \(M = M_\text{экв}\cdot n\) (перебор n); (3) плотность газа → M; (4) изменение массы при превращении → M; (5) химические свойства — выбор между кандидатами с близкой M (\(\ce{H2S}\)/\(\ce{PH3}\), \(\ce{N2}\)/CO/\(\ce{C2H4}\), \(\ce{CO2}\)/\(\ce{N2O}\)/\(\ce{C3H8}\)). Решение однозначно, если данные исключают все альтернативы; иначе указывают возможные варианты и опыт, который их различит.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.