1. Судя по названию, два металла – марганец и железо, которые оба растворяются при нагревании в концентрированной азотной кислоте. Кроваво-красное окрашивание с роданид-ионом – качественная реакция на железо(III) (это если вдруг возникли сомнения, что железо в этих условиях растворится): Fe3++ nSCN-→ Fe(SCN)n3-n. Неметаллы окисляются концентрированной азотной кислотой до высших оксидов (либо соответствующих кислот). Летучим высшим оксидом, вызывающим образование осадка в известковой воде является CO2, а нерастворимым в воде и сильных кислотах белым порошком, растворимым в плавиковой кислоте – SiO2. Имеющий большую и активную поверхность силикагель вкладывают в товары для поглощения резких запахов (в случае обуви) и паров воды (орешки). Таким образом, качественный состав сплава – Fe–Mn–Si–C.
2. Уравнения реакций:
Mn + 4HNO3 → Mn(NO3)2+ 2H2O + 2NO2↑; Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3+ 2H2O + NO2↑;
C + HNO3 → CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O; Si + HNO3 → SiO2+ 4NO2↑ + 2H2O; SiO2+ 6HF → H2[SiF6] + 2H2O; CO2+ Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O; 4NO2+ 2Ca(OH)2 → Ca(NO3)2+ Ca(NO2)2+ 2H2O;
Катод(-): Mn2++ 2e = Mn; Fe3++ 3e = Fe; Анод(+): 2Н2О – 4е = О2↑ + 4Н+;
2Mn(NO3)2+ 2H2O = Mn + 4HNO3+ O2↑; 4Fe(NO3)3+ 6H2O = Fe + 12HNO3+ 3O2↑;
Mn(NO3)2 → MnO2+ 2NO2↑; 4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3+ 12NO2↑+ 3O2↑.
3. Проще всего рассчитываются содержание кремния и углерода:
ν(Si) = ν(SiO2) = 1.29/60 = 0.0215 моль; m(Si) = 0,6 г, ω = 6%.
ν(С) = ν(CaCO3) = 5.83/100 = 0.0583 моль; m(C) = 0.7 г ω = 7%.
Сумма масс металлов в четвертой части пробы 2,175 г, значит, во всем образце 4*2,175 = 8,7 г = 10,0 0,7 0,6 – всё сходится. Сумма масс оксидов в четвёртой части пробы 3,38 г, значит, на весь образец получилось бы 4*3,38 = 13,52 г. Составляем систему:
55.8ν(Fe) + 54.9ν(Mn) = 8,7;
79.8ν(Fe) + 86.9ν(Mn)· = 13.52;
Решая ее, получаем ν(Fe)=0.030 моль, ν(Mn)=0.127 моль; m(Fe) = 1,7 г, ω=17 %; m(Mn) = 7.0 г, ω= 70 %.
4. Уравнения реакций:
Mn+ 2O2+ 2NaOH → Na2MnO4(зеленый) + H2O; Fe+ 2O2+ 2NaOH → Na2FeO4(фиолетовый) + H2O;
C + O2+ 2NaOH → Na2CO3+ H2O; Si + O2+ 2NaOH → Na2SiO3(Na4SiO4) + H2O;