Щелочной или кислотный гидролиз бинарных соединений
Для школьного курса – экзотическая вещь, но вот в ЕГЭ-2014 встретилось… Речь идет о таких, например, реакциях:
PCl5 + NaOH =
Ca3N2 + HCl =
Здесь можно рассуждать так. Щелочь (NaOH) или кислота (HCl) реагируют с бинарным соединением в растворе. А это значит, что фактически сначала идет реакция с водой (гидролиз бинарного соединения):
PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl
Ca3N2 + H2O → Сa(OH)2 + NH3
А затем продукты гидролиза реагируют с щелочью (в первом случае) или с кислотой (во втором случае):
PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl → (+NaOH) → Na3PO4 + NaCl + H2O
Ca3N2 + H2O → Сa(OH)2 + NH3 → (+HCl) → CaCl2 + NH4Cl + (H2O)
В итоге уравнения будут выглядеть так:
PCl5 + 8NaOH = Na3PO4 + 5NaCl +4 H2O
Ca3N2 + 8HCl = 3CaCl2 + 2NH4Cl
Поупражняйтесь:
Задача 3.2 Рассуждая аналогично, определите, что получится при взаимодействии:
Na3N + HCl →
PBr3 + NaOH →
Ответы внизу
Аммиак и его свойства
Аммиак реагирует с кислотами, присоединяя протон по донорно-акцепторному механизму и образуя при этом соли аммония.
Задача 4.1. Через раствор серной кислоты пропустили аммиак. Какие две соли при этом могут образоваться? От чего это зависит? Напишите уравнения реакций.
Ответы внизу
Водный раствор аммиака обладает свойствами слабой щелочи, поэтому с его помощью можно осаждать нерастворимые гидроксиды металлов.
Задача 4.2. Через водный раствор сульфата хрома (III) пропустили избыток аммиака. Запишите уравнение реакции.
Ответы внизу
3) Аммиак – восстановитель. В частности, способен восстанавливать металлы из оксидов.
Задача 4.3. Через оксид меди (II) пропустили поток аммиака при нагревании. Напишите уравнение реакции.
Ответы внизу
4) Аммиак способен быть лигандом и может образовывать комплексы – аммиакаты. Особенно вероятно упоминание в ЕГЭ аммиачного комплекса меди, так как он имеет ярко-синее окрашивание и может использоваться для обнаружения соединений двухвалентной меди.
Задача 4.4. К раствору сульфата меди (II) добавили избыток водного раствора аммиака. Запишите уравнение реакции.
Ответы внизу
Реакции комплексных соединений
Включать в ЕГЭ такие задания – это подлость, так как химия комплексных соединений в школе не изучается. Но что делать…
Попробуем запомнить хоть немного:
1) гидроксокомплексы разрушаются кислотами и кислотными оксидами
При небольшом количестве кислоты - реагирует только внешняя сфера:
Na[Al(OH)4] + HCl = NaCl + Al(OH)3↓ + H2O
При избытке кислоты реагирует и внешняя сфера и комплексообразователь:
Na[Al(OH)4] + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 4H2O
Углекислый газ, будучи слабой кислотой, реагирует только со внешней сферой:
Na[Al(OH)4] + СO2 = NaHCO3 + Al(OH)3↓
(кислая соль получается, так как реакция идет при избытке углекислого газа)
2) аммиачные комплексы разрушаются кислотами, которые связывают аммиак в прочные ионы аммония:
[Cu(NH3)4](OH)2 + 6HCl = CuCl2 + 4NH4Cl + 2H2O
3) комплексы также могут реагировать, если комплексообразователь переходит во что-нибудь устойчиво-нерастворимое:
[Cu(NH3)4](SO4)2 + K2S = CuS↓ + NH3↑ + K2SO4
4) при нагревании комплексы могут разлагаться с удалением летучих лигандов:
[Cr(H2O)6]Cl3 = CrCl3 + 6H2O (t0)
[Cu(NH3)4]SO4 = CuSO4 + 4NH3 (t0)
Попробуйте запомнить хотя бы эти примеры и увидеть в них некие закономерности. Будем надеяться, что этого хватит. А вот упражнения:
Задача 5.1 Закончите уравнения реакций с участием комплексов:
K3[Al(OH)6] + HBr (избыток) =
K3[Al(OH)6] + HBr (недостаток) =
Na2[Zn(OH)4] + CO2 =
K[Al(OH)4] = (t0)
[Ag(NH3)2]Cl + HNO3 =
Ответы внизу
Восстановительные свойства иона I-
Ион иода (I-) (например: HI, NaI, KI) в большинстве реакций участвует не в реакциях обмена, а является восстановителем.
Например:
в реакции FeCl3 + KI получается вовсе не FeI3 и KCl, а идет восстановление трехвалентного железа до двухвалентного:
2FeCl3 + 2KI = I2 + 2FeCl2 + 2KCl
Задача 6.1 Запишите уравнения реакций:
СuSO4 + KI =
Fe2O3 + HI =
KNO2 + NH4I =
H2O2 + KI =
Ответы внизу
С наибольшей скоростью реагируют между собой…
Вообще с наибольшей скоростью идут те реакции, которые сопровождаются взрывами. А при обычных условиях – реакции ионного обмена в водных растворах. Почему? Потому что в них участвуют электролиты, которые уже диссоциированы, связи разрушены. Поэтому ничто не мешает ионам моментально соединиться между собой. Можно считать, что активационный барьер такой реакции приближается к нулю.
Например:
Какие вещества реагируют между собой с наибольшей скоростью при комнатной температуре:
1) HCl(p-p) и NaOH(p-p)
2) S(тв.) и H2(г)
3) CO2(г) и H2O(ж)
4) FeS2(тв.) и O2(г)
Правильный ответ – 1), так как это реакция ионного обмена.
Смешанные оксиды Fe3O4 и Pb3O4
Железо образует смешанный оксид – железную окалину Fe3O4 (FeO ∙ Fe2O3) со степенями окисления +2 и +3.
Свинец образует смешанный оксид – сурик Pb3O4 (2PbO ∙ PbO2) со степенями окисления +2 и +4.
При реакциях этих оксидов с кислотами могут получаться сразу две соли:
Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Pb3O4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + H2O (PbO2 амфотерен, поэтому в соль не превращается).
Переходы Fe+2 ↔ Fe+3 и Cu+1 ↔ Cu+2
Вот несколько сложных ситуаций:
Fe3O4 + HNO3 = что получится?
Казалось бы, должны получиться две соли и вода: Fe(NO3)2 + Fe(NO3)3 + H2O (смотри предыдущий раздел), но HNO3 – сильный окислитель, поэтому будет окислять железо +2 в составе железной окалины до железа +3 и получится только одна соль:
Fe3O4 + 10HNO3 (конц) = 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
Аналогично в реакции Cu2O + HNO3 может показаться, что продуктами будут CuNO3 + H2O. А на самом деле одновалентная медь (Cu+12O) может окисляться до двухвалентной, поэтому пойдет окислительно-восстановительная реакция:
Cu2O + 6HNO3 (конц) = 2Сu(NO3)2 + 2NO2 + 3H2O
Задача 7.1. Запишите уравнения реакций:
Fe3O4 + H2SO4 (разб) =
Fe3O4 + H2SO4 (конц) =
Fe2(SO4)3 + H2S =
Ответы внизу