Мягкий металл, который режут ножом
Известен металл X, который настолько мягкий, что легко режется ножом, и настолько активный, что хранится под слоем минерального масла или керосина.
Известен металл X, который настолько мягкий, что легко режется ножом, и настолько активный, что хранится под слоем минерального масла или керосина.
При сжигании X в избытке кислорода образуется желтоватое вещество A, содержащее $58,97\%$ металла по массе (реакция 1).
При взаимодействии вещества A с углекислым газом образуется белое твердое вещество B и выделяется газ, поддерживающий горение (реакция 2). Вещество B широко используется в быту и стекольной промышленности. Массовая доля щелочного металла в B составляет $43,40\%$. При пропускании через водный раствор B избытка углекислого газа образуется вещество C, которое есть на кухне у каждой хозяйки (реакция 3). Если вещество C прокалить, оно снова превращается в B (реакция 4).
С другой стороны, при взаимодействии металла X с водой бурно (иногда с воспламенением) выделяется водород и образуется раствор вещества D (массовая доля кислорода в котором ровно $40,00\%$) (реакция 5).
При пропускании через раствор D хлора «на холоду» ($0^\circ C$) образуются две соли E и F (причем E не содержит кислорода) (реакция 6). При взаимодействии D с избытком углекислого газа также образуется вещество B (реакция 7). При добавлении к раствору B известковой воды выпадает осадок и образуется раствор D (реакция 8).
Схема превращений:
- D → B + CO₂ (изб)
- B → D + Ca(OH)₂
Показать решение и уравнения реакций
ОтветШаг 1. Расшифровка веществ.
Металл X, режущийся ножом и хранящийся под керосином — это щелочной металл, скорее всего натрий или калий. Проверим натрий ($M = 23$ г/моль).
При сжигании натрия образуется пероксид $Na_2O_2$ (вещество A).
Рассчитаем массовую долю натрия в $Na_2O_2$:
$M(Na_2O_2) = 23 \cdot 2 + 16 \cdot 2 = 46 + 32 = 78$ г/моль.
$\omega(Na) = \frac{46}{78} \cdot 100\% \approx 58,97\%$. Все сходится!
Проверим массовые доли остальных веществ:
Для вещества B (карбонат натрия, $Na_2CO_3$): $\omega(Me) = \frac{{23 \cdot 2}}{{106}} \cdot 100\% \approx 43,40\%$. Совпадает.
Для вещества D (гидроксид натрия, $NaOH$): $\omega(O) = \frac{{16}}{{40}} \cdot 100\% = 40,00\%$. Совпадает.
Дальнейшая расшифровка:
- X = Na (натрий)
- A = $Na_2O_2$ (пероксид натрия)
- B = $Na_2CO_3$ (карбонат натрия, кальцинированная сода)
- C = $NaHCO_3$ (гидрокарбонат натрия, пищевая сода)
- D = $NaOH$ (гидроксид натрия)
- E = $NaCl$ (хлорид натрия)
- F = $NaClO$ (гипохлорит натрия)
Шаг 2. Уравнения реакций:
- $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$
- $2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2\uparrow$
- $Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NaHCO_3$
- $2NaHCO_3 \xrightarrow{t^\circ} Na_2CO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$
- $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$
- $2NaOH + Cl_2 \xrightarrow{0^\circ C} NaCl + NaClO + H_2O$
- $2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$ (в схеме D → B)
- $Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaOH$ (в схеме B → D)