Неизвестный сплав или осадок

9 заданий

Сплавы: растворение и осаждение

Растворение в азотной кислоте — первый шаг анализа цветных сплавов:

Cu, Ag, Zn, Cd, Pb, Hg переходят в раствор;
золото и платина остаются металлом;
олово превращается в белый осадок метаоловянной кислоты \(\ce{SnO2*nH2O}\) — признак бронзы или припоя;
сурьма — в белую \(\ce{Sb2O5*nH2O}\).

Серебро осаждают хлоридом: в AgCl 75,3 % серебра. Медь — электролизом (электрогравиметрия) или иодометрией. Цинк — титрованием ЭДТА или по разности.

scienceРастворение сплавов

\(\ce{3Ag + 4HNO3 -> 3AgNO3 + NO ^ + 2H2O}\).
\(\ce{3Sn + 4HNO3 + H2O -> 3H2SnO3 v + 4NO ^}\) — метаоловянная кислота.
\(\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}\).
\(\ce{2Cu(NO3)2 + 2H2O ->[эл. ток] 2Cu + O2 ^ + 4HNO3}\) — медь на катоде при контролируемом потенциале.

history_eduМонетная проба

Серебряные монеты почти никогда не чеканили из чистого серебра — оно слишком мягкое. Российский рубль XIX века — 868-й пробы, британский стерлинг — 925-й, американский доллар до 1965 года — 900-й. Пробу монеты определяли именно так: растворение, осаждение хлоридом, взвешивание (или титрование по Гей-Люссаку — хлоридом до прекращения образования мути).

Смеси осадков

Смесь осадков разделяют или «превращают» так, чтобы изменение массы выдало состав.

AgCl + AgBr: нагревание в хлоре переводит AgBr в AgCl; масса уменьшается на 44,45 г на моль AgBr.
AgCl + AgI: аммиак растворяет только AgCl; масса остатка — AgI.
CuS + ZnS: соляная кислота растворяет только ZnS (с выделением \(\ce{H2S}\)).
\(\ce{Hg2Cl2}\) + AgCl: аммиак растворяет AgCl, а каломель чернеет.

edit_noteХлорирование смеси галогенидов

1,000 г смеси AgCl и AgBr после хлорирования весит 0,92898 г. Уменьшение 0,07102 г делим на 44,45 г/моль: \(n(\ce{AgBr}) = 1{,}598\cdot10^{-3}\) моль, это 0,300 г — 30,0 %.

boltМетод «разности масс»

Если реакция заменяет в осадке одну часть на другую (Br → Cl, \(\ce{CO3}\) → O, \(\ce{H2O}\) → ничего), изменение массы на моль известно заранее. Разделив измеренное изменение массы на него, получаем количество вещества — без решения системы уравнений.

Электролиз смесей

При электролизе раствора нескольких солей на катоде сначала выделяется самый благородный металл (с самым высоким потенциалом восстановления), затем следующий. Для \(\ce{Ag+}\) (+0,80 В), \(\ce{Cu^2+}\) (+0,34 В) и \(\ce{Zn^2+}\) (−0,76 В): сначала серебро, потом медь, потом (в кислой среде — вместе с водородом) цинк.

Расчёт ведут по электронам: \(n(e) = It/F\). Сначала «тратим» электроны на всё серебро, остаток — на медь и так далее.

scienceЭлектролиз смеси

\(\ce{Ag+ + e- -> Ag}\) — первым.
\(\ce{Cu^2+ + 2e- -> Cu}\) — после исчерпания серебра.
\(\ce{2H2O - 4e- -> O2 ^ + 4H+}\) — на инертном аноде.

boltПроверка по массе

Масса катодного осадка всегда между «всё серебро» и «всё медь» для того же числа электронов: серебро даёт 107,9 г на моль электронов, медь — 31,8 г. Если ответ вне этого интервала — ошибка.

push_pinГлавное

Приёмы: (1) растворение сплава в \(\ce{HNO3}\) — Au и Pt остаются, олово даёт белую метаоловянную кислоту; (2) осаждение: Ag — хлоридом (75,3 % Ag в AgCl), Cu — электролизом или иодометрией, Zn — по разности или ЭДТА; (3) электролиз смеси: сначала выделяется более благородный металл (Ag раньше Cu, Cu раньше Zn); (4) превращение смеси осадков (AgBr + \(\ce{Cl2}\) → AgCl) — изменение массы даёт количество одного компонента; (5) растворимость: в аммиаке — AgCl, \(\ce{Cu(OH)2}\), \(\ce{Zn(OH)2}\); в щёлочи — \(\ce{Zn(OH)2}\); чернение с аммиаком — \(\ce{Hg2Cl2}\). Каждый вывод проверяйте независимым наблюдением.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.