← Все олимпиадные задачи
Задача 16 · Неорганика

Амфотерный металл и белый порошок

Активный амфотерный металл X при сгорании дает белый порошок A, который желтеет при нагревании.

Реакций 10Раздел НеорганикаУровень школьный

Активный амфотерный металл X при сгорании дает белый порошок A (реакция 1), который желтеет при нагревании. Массовая доля металла в A$80,25\%$. Оксид A может растворяться как в кислотах, так и в щелочах. При растворении A в водном растворе гидроксида натрия образуется комплексная соль B (реакция 2), а при сплавлении A с твердой щелочью — средняя соль C (реакция 3).

Сам металл X легко растворяется в соляной кислоте с образованием соли D (реакция 4), из которой действием щелочи можно осадить амфотерный гидроксид E (реакция 5). Гидроксид E также переходит в комплекс B при избытке щелочи (реакция 6), а при нагревании разлагается обратно в оксид A (реакция 7).

Тяжелый жидкий металл F (ртуть) при растирании с серой дает нерастворимый сульфид G (киноварь) (реакция 8). Если металл F растворить в концентрированной азотной кислоте, образуется соль H (реакция 9). Но если растворять ртуть в разбавленной азотной кислоте при избытке самой ртути, образуется уникальная соль I, содержащая ионы $Hg_2^{2+}$ (реакция 10).

Схема превращений:

+ O₂, t° + NaOH (р-р)2 + NaOH (тв),t°3 + HCl + NaOH5 + NaOH (изб)6 + S8 + HNO₃ (конц)9 + HNO₃ (разб, изб Hg)10 X A B C D E F G H I
Ещё превращения — вне схемы
  • E → A (реакция 7)

Показать решение и уравнения реакций

Ответ

Шаг 1: Белый оксид, желтеющий при нагревании, с $\omega(Me)=80,25\%$ — это ZnO. Проверка: $M = 65 + 16 = 81$. $\omega(Zn) = 65/81 = 0.80246$ ($80,25\%$). X = Zn, F = Hg.

Вещества: A = ZnO, B = $Na_2[Zn(OH)_4]$, C = $Na_2ZnO_2$, D = $ZnCl_2$, E = $Zn(OH)_2$, F = Hg, G = HgS, H = $Hg(NO_3)_2$, I = $Hg_2(NO_3)_2$.

Реакции (10 уравнений):
1. $2Zn + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2ZnO$
2. $ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$
3. $ZnO + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} Na_2ZnO_2 + H_2O$
4. $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
5. $ZnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2NaCl$
6. $Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$
7. $Zn(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} ZnO + H_2O$
8. $Hg + S \rightarrow HgS$
9. $Hg + 4HNO_3(конц) \rightarrow Hg(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$
10. $6Hg(изб) + 8HNO_3(разб) \rightarrow 3Hg_2(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$