1. Кремний с серной кислотой не реагирует. Алюминий же в ней растворяется с выделением водорода:
2 Al + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2 ↑
2 моль 3 моль
х моль 0,6 моль
Количество вещества водорода равно 13,44 л/ 22,4 л/моль = 0,6 моль.
Количество вещества алюминия по уравнению реакции равно:
х = 2*0,6/3 = 0,4 моль
2. Кремний и алюминий растворяются в щелочах с выделением водорода
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2 K[Al(OH)4] + 3H2 ↑
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2 ↑
Количество вещества водорода равно 17,92 л/ 22,4 л/моль = 0,8 моль.
Из них 0,6 моль выделилось за счет реакции с алюминием (поскольку для второго опыта был взят образец той же смеси алюминия и кремния такой же массы. Значит, за счет реакции кремния с щелочью выделилось 0,2 моль водорода.
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2 ↑
1 моль 1 моль
у моль 0,2 моль
Количество вещества кремния согласно уравнению реакции также равно 0,2 моль.
Состав смеси: 0,2 моль Si, 0,4 моль Al
Для определения массовой перейдем от количества вещества к массе вещества
Берлинская лазурь — синий пигмент, смесь гексацианоферратов (II) от KFe[Fe(CN)₆] до Fe₄[Fe(CN)₆]₃. Получаемая другими турнбулева синь, для которой следовало бы ожидать формулы Fe₃[Fe(CN)₆]₂, в действительности представляет собой ту же смесь веществ.
Метод приготовления держался в секрете до момента публикации производства англичанином Вудвордом в 1724 г.
Берлинскую лазурь можно получить, добавляя к растворам гексацианоферрата (II) калия («жёлтой кровяной соли») соли трёхвалентного железа. При этом в зависимости от условий проведения, реакция может идти по уравнениям:
Получающийся гексацианоферрат(II) калия-железа(III) растворим, поэтому носит название «растворимая берлинская лазурь».
В структурной схеме растворимой берлинской лазури (кристаллогидрата вида KFeIII[FeII(CN)6]·H2O) атомы Fe2+ и Fe3+ располагаются в кристаллической решётке однотипно, однако по отношению к цианидным группам они неравноценны, преобладает тенденция к размещению между атомами углерода, а Fe3+ — между атомами азота.
Образующийся нерастворимый (растворимость 2·10−6 моль/л) осадок гексацианоферрата (II) железа (III) носит название «нерастворимая берлинская лазурь».
Приведённые выше реакции используются в аналитической химии для определения наличия ионов Fe3+
Ещё один состоит в добавлении к растворам гексацианоферрата (III) калия («красной кровяной соли») солей двухвалентного железа. Реакция идёт также с образованием растворимой и нерастворимой формы (см. выше), например, по уравнению (в ионной форме):
4Fe2+ + 3[Fe(CN)6]3− → FeIII4[FeII(CN)6]3↓
Ранее считалось, что при этом образуется гексацианоферрат (III) железа (II), то есть FeII3[Fe(CN)6]2, именно такую формулу предлагали для «турнбулевой сини». Теперь известно (см. выше), что турнбулева синь и берлинская лазурь — одно и то же вещество, а в процессе реакции происходит переход электронов от ионов Fe2+ к гексацианоферрат (III)- иону (валентная перестройка Fe2+ + [Fe3+(CN)6] к Fe3+ + [Fe2+(CN)6] происходит практически мгновенно, обратную реакцию можно осуществить в вакууме при 300 °C).
Эта реакция также является аналитической и используется, соответственно, для определения ионов Fe2+.
При старинном методе получения берлинской лазури, когда смешивали растворы жёлтой кровяной соли и железного купороса, реакция шла по уравнению:
Получившийся белый осадок гексацианоферрата (II) калия-железа (II) (соль Эверитта) быстро окисляется кислородом воздуха до гексацианоферрата (II) калия-железа (III), то есть берлинской лазури
Термическое разложение берлинской лазури идёт по схемам:
при 200 °C:
3Fe4[Fe(CN)6]3 →(t) 6(CN)2 + 7Fe2[Fe(CN)6]
при 560 °C:
Fe2[Fe(CN)6] →(t) 3N2 + Fe3C + 5C
Интересным свойством нерастворимой формы берлинской лазури является то, что она, будучи полупроводником, при очень сильном охлаждении (ниже 5,5 К) становится ферромагнетиком — уникальное свойство среди координационных соединений металлов.
1. Кремний с серной кислотой не реагирует. Алюминий же в ней растворяется с выделением водорода:
2 Al + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2 ↑
2 моль 3 моль
х моль 0,6 моль
Количество вещества водорода равно 13,44 л/ 22,4 л/моль = 0,6 моль.
Количество вещества алюминия по уравнению реакции равно:
х = 2*0,6/3 = 0,4 моль
2. Кремний и алюминий растворяются в щелочах с выделением водорода
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2 K[Al(OH)4] + 3H2 ↑
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2 ↑
Количество вещества водорода равно 17,92 л/ 22,4 л/моль = 0,8 моль.
Из них 0,6 моль выделилось за счет реакции с алюминием (поскольку для второго опыта был взят образец той же смеси алюминия и кремния такой же массы. Значит, за счет реакции кремния с щелочью выделилось 0,2 моль водорода.
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2 ↑
1 моль 1 моль
у моль 0,2 моль
Количество вещества кремния согласно уравнению реакции также равно 0,2 моль.
Состав смеси: 0,2 моль Si, 0,4 моль Al
Для определения массовой перейдем от количества вещества к массе вещества
m(Si) = n(Si)*M(Si) = 0,2 моль * 28,1 г/моль = 5,62 г.
m(Al) = n(Al)*M(Al) = 0,4 моль * 27,0 г/моль = 10,8 г.
Масса образцов m = m(Si) + m(Al) = 5.62 + 10.8 = 16.42 г.
Массовая доля кремния w(Si) = m(Si) / m = 5.62 г / 16.42 г = 0,342 = 34,2%
Объяснение:
Берлинская лазурь — синий пигмент, смесь гексацианоферратов (II) от KFe[Fe(CN)₆] до Fe₄[Fe(CN)₆]₃. Получаемая другими турнбулева синь, для которой следовало бы ожидать формулы Fe₃[Fe(CN)₆]₂, в действительности представляет собой ту же смесь веществ.
Метод приготовления держался в секрете до момента публикации производства англичанином Вудвордом в 1724 г.
Берлинскую лазурь можно получить, добавляя к растворам гексацианоферрата (II) калия («жёлтой кровяной соли») соли трёхвалентного железа. При этом в зависимости от условий проведения, реакция может идти по уравнениям:
1:
FeIIICl3 + K4[FeII(CN)6] → KFeIII[FeII(CN)6] + 3KCl,
или, в ионной форме
Fe3+ + [Fe(CN)6]4− → Fe[Fe(CN)6]−
Получающийся гексацианоферрат(II) калия-железа(III) растворим, поэтому носит название «растворимая берлинская лазурь».
В структурной схеме растворимой берлинской лазури (кристаллогидрата вида KFeIII[FeII(CN)6]·H2O) атомы Fe2+ и Fe3+ располагаются в кристаллической решётке однотипно, однако по отношению к цианидным группам они неравноценны, преобладает тенденция к размещению между атомами углерода, а Fe3+ — между атомами азота.
2:
4FeIIICl3 + 3K4[FeII(CN)6] → FeIII4[FeII(CN)6]3↓ + 12KCl,
или, в ионной форме
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4− → FeIII4[FeII(CN)6]3↓
Образующийся нерастворимый (растворимость 2·10−6 моль/л) осадок гексацианоферрата (II) железа (III) носит название «нерастворимая берлинская лазурь».
Приведённые выше реакции используются в аналитической химии для определения наличия ионов Fe3+
Ещё один состоит в добавлении к растворам гексацианоферрата (III) калия («красной кровяной соли») солей двухвалентного железа. Реакция идёт также с образованием растворимой и нерастворимой формы (см. выше), например, по уравнению (в ионной форме):
4Fe2+ + 3[Fe(CN)6]3− → FeIII4[FeII(CN)6]3↓
Ранее считалось, что при этом образуется гексацианоферрат (III) железа (II), то есть FeII3[Fe(CN)6]2, именно такую формулу предлагали для «турнбулевой сини». Теперь известно (см. выше), что турнбулева синь и берлинская лазурь — одно и то же вещество, а в процессе реакции происходит переход электронов от ионов Fe2+ к гексацианоферрат (III)- иону (валентная перестройка Fe2+ + [Fe3+(CN)6] к Fe3+ + [Fe2+(CN)6] происходит практически мгновенно, обратную реакцию можно осуществить в вакууме при 300 °C).
Эта реакция также является аналитической и используется, соответственно, для определения ионов Fe2+.
При старинном методе получения берлинской лазури, когда смешивали растворы жёлтой кровяной соли и железного купороса, реакция шла по уравнению:
FeIISO4 + K4[FeII(CN)6] → K2FeII[FeII(CN)6] + K2SO4.
Получившийся белый осадок гексацианоферрата (II) калия-железа (II) (соль Эверитта) быстро окисляется кислородом воздуха до гексацианоферрата (II) калия-железа (III), то есть берлинской лазури
Термическое разложение берлинской лазури идёт по схемам:
при 200 °C:
3Fe4[Fe(CN)6]3 →(t) 6(CN)2 + 7Fe2[Fe(CN)6]
при 560 °C:
Fe2[Fe(CN)6] →(t) 3N2 + Fe3C + 5C
Интересным свойством нерастворимой формы берлинской лазури является то, что она, будучи полупроводником, при очень сильном охлаждении (ниже 5,5 К) становится ферромагнетиком — уникальное свойство среди координационных соединений металлов.