Związki wanadu – zadanie olimpijskie

Zadanie – Proste związki wanadu

Próbkę metalicznego wanadu spalano w tlenie, w wyniku czego powstał związek A, który występuje jako pomarańczowy lub czerwony proszek, zależnie od stopnia rozdrobnienia.

Przez związek A następnie przepuszczono gazowy chlor, aż powstał tlenochlorek wanadu – związek X. Oprócz tego, zanotowano również wydzielanie się bezbarwnego gazu. Wiadomo, że w reakcji tworzenia związku X związek A reaguje z chlorem w stosunku molowym \(1 : 3 \)  , a ubytek masy związany z reakcją wynosi  \(12,165 \% \)

Dla tej reakcji iloczyn współczynników stechiometrycznych produktów jest równy iloczynowi współczynników stechiometrycznych dla substratów.

Związek X higroskopijny i łatwo hydrolizuje. Związki A oraz X mogą być produktami reakcji rozkładu związku C. W tej reakcji w temperaturze 513 K z  \(5,56 \ g \)  związku C otrzymano  \(2,36 \ g \)  związku A.

Wanad tworzy heksaakwajon o strukturze  \(V(OH_{2})^{2+}_{6} \)  obecny między innymi w soli Tuttona, które są strukturalnie podobne do ałunów. Taka właśnie sól powstaje gdy roztworu siarczanu wanadu (II) doda się  \(K_{2}SO_{4} \)  – tworzą się wówczas fioletowe kryształy związku D. Podczas ostrożnego ogrzewania związku D obserwuje się ubytek masy wynoszący  około  \(25,2 \%\)

\(M_{H} = 1,008 \ \frac{g}{mol} \)    \(M_{O} = 16 \ \frac{g}{mol} \)    \(M_{Cl} = 35,45 \ \frac{g}{mol} \)    \(M_{S} = 32,06 \ \frac{g}{mol} \)    \(M_{K} = 39,1 \ \frac{g}{mol} \)    \(M_{V} = 50,94 \ \frac{g}{mol} \)

a) wiedząc, że w związku X wanad występuje na +5  stopniu utlenienia, wyznacz wzory sumaryczne związku A oraz X, a także napisz równania reakcji ich tworzenia  (7 pkt)

b) podaj wzór związku C, wiedząc, że wydajność tej reakcji wynosiła  \(w > 80 \% \)    (5 pkt) 

c) przedstaw budowę przestrzenną jonu  \(V(OH_{2})^{2+}_{6} \)    (3 pkt)

d) podaj wzór związku D, uzasadniając odpowiednimi obliczeniami.  (4 pkt)

e) podaj wzór ogólny ałunów  (1 pkt)