Примеры решения типовых задач. Задача 1. Напишите уравнения реакций образования всех возможных кислых и основных солей: Fe(OH)3 + H3PO4 →

Задача 1. Напишите уравнения реакций образования всех возможных кислых и основных солей: Fe(OH)₃ + H₃PO₄ →

Решение: Кислые или основные соли образуются при неполной нейтрализации многоосновной кислоты (кислые) или многокислотного основания (основные).

Трехосновная отрофосфорная кислота H₃PO₄ может образовать три вида солей: средняя соль - ортофосфаты, с кислотным основанием PO₄^3-, и два вида кислых солей - дигидроортофосфаты - Н₂PO₄^- и гидроортофосфаты- НPO₄^2-.

Трехкислотное основание гидроксид железа (III) может образовать 4 вида солей: средняя соль – с катионом железа (III) Fe³⁺, и три вида основных солей – с катионом гидрокосжелеза (III) Fe(OH)²⁺ и дигидроксожелеза (III) Fe(OH)₂⁺ . Возможно и образование смешанной соли с катионами гидрокосжелеза (III) Fe(OH)²⁺ и дигидроксожелеза(III).

Таким образом, теоретически можно предсказать, что могут быть образованы 2 вида кислых солей и 3 вида основных.

Для образования кислых солей необходимо, чтобы основание было в избытке, то есть мольное отношение . То есть, возможны варианты , и . В соответствие с этим напишем эти три уравнения.

2Fe(OH)₃ + H₃PO₄ → [Fe(OH) Fe(OH)₂] PO₄ + 3H₂O

ортофосфатгидроксодигидроксожелеза (III)

3Fe(OH)₃ + 2H₃PO₄ → [Fe(OH)]₃ (PO₄)₂ + 6H₂O

ортофосфатгидроксожелеза (III)

3Fe(OH)₃ + H₃PO₄ → [Fe(OH)₂]₃ (PO₄) + 3H₂O

ортофосфатдигидроксожелеза (III)

Для образования кислых солей необходимо, чтобы в реакционной среде кислота была в избытке. То есть, возможны варианты и и . В соответствие с этим напишем эти три уравнения.

Fe(OH)₃ + 2H₃PO₄ → Fe[HPO₄ H₂PO₄] + 3H₂O

гидроортофосфатдигидроортофосфатжелеза (III)

2Fe(OH)₃ + 3H₃PO₄ → Fe₂ (НPO₄)₃ + 6H₂O

ортофосфатгидроксожелеза (III)

Fe(OH)₃ + 3H₃PO₄ → Fe (Н₂PO₄)₃ + 6H₂O

ортофосфатдигидроксожелеза (III)

Если студент затрудняется в определении структуры или брутто формулы образовавшейся соли, то можно прибегнуть к схематической формы решения задачи. Рассмотрим пример образования гидроортофосфатдигидроортофосфатжелеза (III) взаимодействием одной моли Fe(OH)₃ и двух молей H₃PO₄.

H – O

H – O – P=O H – O

O – H H – O O P=O

Fe – O – H + H – O → Fe – O + 3H₂O

O – H H – O – P=O О

H – O H – O – P=O

H – O

Задача 2. Имея в распоряжении только калий, воду, воздух и фосфор, получите максимальное число минеральных удобрений.

Решение.

2К + 2Н₂О → 2КОН + Н₂

Воздух →N₂ (78%) + О₂ (21%)

N₂ + 3Н₂ 2NH₃

N₂+ O₂ 2NO₂

2NO + O₂→ 2NO₂

4NO₂ + O₂+ 2H₂O → 4HNO₃

HNO₃+ NH₃→ NH₄NO₃ (нитрат аммония или аммиачная селитра)

4Р + 5О₂ → 2Р₂О₅

Р₂О₅ + 3Н₂О → 2Н₃РО₄

2Н₃РО₄ + 3NH₃ → (NH₄ )Н₂РО₄ + (NH₄ )₂НРО₄ (аммофос)

Н₃РО₄ + 3КОН → 3Н₂О +К₃РО₄ (ортофосфат калия)

КОН + HNO₃→ КNO₃ (нитрат калия или калийная селитра)

Задача 3. На примере ортофосфата гидроксокальция покажите химизм последовательного перехода основной соли в кислую (дигидроортофосфата кальция). Назовите все соли.

Решение.

(СаОН)₃РО₄ + 2Н₃РО₄→ 6Н₂О + Са₃(РО₄)₂

ортофосфата гидроксокальция ортофосфата кальция

Са₃(РО₄)₂ + Н₃РО₄ → 3СаНРО₄

гидроортофосфат кальция

СаНРО₄ + Н₃РО₄ → Са(Н₂РО₄)₂

дигидроортофосфат кальция

Задача 4. Имеются отдельные пробирки с растворами хлоридов алюминия, аммония, кальция и железа (II). По каким признакам и химическими превращениями можно установить содержание каждой пробирки? Приведите уравнения химических реакций.

Решение: Отбираем некоторую часть от этих растворов и помещаем их в пронумерованные (1,2, 3 и 4) пробирки.

Ко всем 4 пробиркам по порциям добавляем раствор гидроксида натрия. В трех из этих пробирок постепенно, по мере добавления гидроксида натрия, появляется осадок. При этом, допустим в пробирке №1 осадок имеет зеленоватую окраску, которая при стоянии буреет. Следовательно, в этой пробирке находился железа (II).

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + 2NaCl

зеленый

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

коричневый

В пробирке №2 выпал белый осадок, который в избытке щелочи не растворяется. Следовательно, в пробирке №2 находился раствор хлорида кальция. СаCl₂ + 2NaOH → Са(OH)₂ + 2NaCl

белый

В пробирке №3 выпал белый осадок, который в избытке щелочи растворился. Следовательно, в пробирке №3 находился раствор хлорида алюминия. AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

белый

Al(OH)₃ + NaOH (изб.) → Na[Al(OH)₄]

В пробирке № 4, где не выпал осадок, по методу исключения, находился хлорид аммония. Для проверки, содержимое пробирки слегка нагреваем . При этом появляется характерный запах аммиака, а мокрая лакмусовая индикаторная бумаг синеет от паров аммиака.

NH₄Cl + NaOH→ NH₄OH + NaCl

NH₄OH NH₃ + H₂O

Доказано, что в пробирке №4 находился раствор хлорида аммония.

Задача5. Каким одним реактивом можно распознать кристаллические вещества сульфита натрия, сульфида натрия, нитрита натрия карбоната кальция и карбоната натрия, находящиеся в отдельных банках без этикеток? Приведите химизм процессов установления химического состава этих веществ.

Решение: Берем пронумерованные пробирки (№1-5), и из банок с соответствующими номерами, отсыпаем несколько кристаллов вещества. Все пробирки до половины заполняем водой и во все пробирки медленно добавляем концентрированный раствор серной кислоты.

Допустим, что в пробирке №1, где находилась водная суспензия нерастворимого в воде вещества. При добавлении серной кислоты наблюдается бурное выделение газа, осадок в начале растворяется и со временем, после прекращения выделения осадка, образуется белый, мелкодисперсный осадок. Эти наблюдения позволяют заключить, что в банке №1 находится карбонат кальция (мел или известняк).

СаСО₃ + Н₂SO₄ → Са SO₄ + [Н₂СО₃]^*

[Н₂СО₃] → СО₂ + Н₂O

* В химии квадратными скобками изображают химически неустойчивые при обычных условиях соединения.

Допустим, в пробирке № 2 наблюдается выделение бесцветного газа, не обладающим характерным запахом. Следовательно, в пробирке №2 находится карбонат натрия.

Na₂СО₃ + Н₂SO₄ → Na₂SO₄ + Н₂O + СО₂

Допустим, в пробирке №3 наблюдается выделения газа с характерным едким запахом, который на воздухе буреет. Следовательно, в банке №3 находится нитрит натрия.

2NaNO₂+ Н₂SO₄ → Na₂SO₄ + [НNO₂]

[НNO₂] → NO + Н₂O

2NO + O₂ → 2NO₂

бурый газ

Допустим, в пробирке № 4 выделяется газ, с характерным неприятным запахом тухлых яиц. При этом раствор мутнеет и со временем выпадает желтый порошок.

Наблюдение показывают, что в банке № 4 находится сульфид натрия.

Na₂S + Н₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂S

запах тухлых яиц

3H₂S+ Н₂SO₄→ 4Н₂О + 4S

желтый порошок

В последней пробирке наблюдаются выделение газа c резким запахом горелых спичек. Следовательно, в банке №5 находится сульфит натрия.

Na₂SО₃ + Н₂SO₄ → Na₂SO₄ + [H₂SО₃]

[H₂SО₃] → SO₂ + Н₂О

Варианты задач по теме 1.1

1. Выведите формулы кислот следующих ангидридов: (СН₃СО)₂О; SO₃; N₂O₅; Р₂О₅; N₂O₃; Р₂О₃; SO₂; MnO_3; Mn₂O_7; As₂O_5; As₂O₃; Cl₂O₃; Cl₂O₇. Назовите эти кислоты.

2. Выведите формулы ангидридов, зная формулы следующих кислот: H₂MoO₄; H₂Cr₂O₇; HNO₃; HBO₂; HMnO₄.

3. Составьте формулы средних и кислых бариевых солей следующих кислот: H₂SO₄; H₂S_; H₃PO₄; H₂SO₃; H₂C₂O₄; H₂Cr₂O_7. Назовите эти соли.

4. Изобразите графические формулы следующих солей: MgSO₃; Ca(HCO₃)_2; Na₂HPO₄; (CuOH)₂SO₄; (CuOH)₂CO₃; KAl(SO₄)₂; KFe[Fe(CN)₆]. Назовите эти соли.

5. Определите класс и назовите слои: Al(OH)Cl₂; (CuOH)₂CO₃; Bi(OH)₂NO₃; ZnOHCl; Ca₃(PO₄)₂; CaHPO₄; Ca(H₂PO₄)₂.

6. Назовите следующие соли железа и напишите их графические формулы: Fe₂(SO₄)₃; FeOHCl; [Fe(OH)]₂SO₄; FeHPO₄; FeOHSO_4.

7. Составьте формулы следующих солей: дигидрофосфат кальция, гидрокарбонат кальция, сульфат гидроксоальюминия, сульфит бария, сульфид бария, гидросульфид бария.

8. Составьте формулы и назовите все соли которые могут быть образованы при взаимодействии гидроксида железа (III) с ортофосфорной кислотой.

9. Составьте графические формулы следующих солей: Al₂S₃; AlOHCl₂; Al(OH)₂Cl; Al₂(SO₄)₃; AlOHSO₄; KAl(SO₄)₂.

10. Назовите следующие соли: Na₂S_; KClO_3; CuS; FePO₄; MgOHCl; Al₄(P₂O₇)₃; KH₃P₂O₇; (MgOH)₂CO₃.

11. Какие оксиды можно получить, разлагая при нагревании следующие вещества: Fe(OH)₃, Cr(OH)₃, Pb(NO)₃, H₂SiO₃, H₂SO_4, H₃PO_4, Ca(HCO₃)₂. Напишите уравнения реакций.

12. Напишите уравнения реакций образования всех возможных кислых солей:

а) KOH + H₂SO₃ → б) Ca(OH)₂ + H₃PO₄ →

в) KOH + H₃PO₄ → г) NaOH + H₂S →

д) KOH + CO₂ → е) Ba(OH)₂ + H₂SO₄ →

13. Напишите уравнения реакций образования всех возможных основных солей:

а) Аl(OH)₃ + HNO₃ → б) Mg(OH)₂ + HCl →

в) Cu(OH)₂ +HNO₃ → г) Bi(OH)₃ + HNO₃ →

д) Fe(OH)₃+ H₂SO₄ → е) Al (OH)₃ + H₂SO₄ →

14. Напишите реакции образования всех солей, образовавшиеся при взаимодействии гидроксида железа (III) c ортофосфорной кислотой. Назовите эти соли.

15. Напишите реакции образования всех солей, образовавшиеся при взаимодействии гидроксида железа (II) c ортофосфорной кислотой. Назовите эти соли.

16. На примере сульфата дигидроксожелеза (III) покажите химизм последовательного перехода основной соли в кислую (гидросульфат железа III).

17. На примере сульфата гидроксожелеза (II) покажите химизм последовательного перехода основной соли в кислую (гидросульфат железа II).

18. На примере дигидроортофосфатажелеза(III) покажите химизм последовательного перехода кислой соли в основную (ортофосфат дигидроксожелеза III).

19. На примере гидроортофосфатажелеза (II) покажите химизм последовательного перехода кислой соли в основную (ортофосфат гидроксожелеза II).

20. Переведите в средние следующие соли: гидрокарбонат натрия, хлорид годроксоцинка, нитрат дигидроксовисмута, гидрокарбонат кальция, гидроскльфит магния, гидросульфид бария, гидросульфат калия.

21. Напишите уравнения реакций для следующих превращений: Zn → ZnSO₄ Zn(OH)₂ → Na₂ZnO₂ → ZnCl₂ → ZnCO₃→ ZnO.

22. Напишите уравнения реакций для следующих превращений:

Al → AlPO₄ → [Al(OH)₂]₃PO₄ →Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄] → [Al(OH)]₃(PO₄)₂ → [Al(OH)₂]₃PO₄ → Al(H₂PO₄)₃ → Al₂(HPO₄)₃ → AlPO₄.

Назовите все указанные соли.

23. Исходя из серы, калия, воды и воздуха синтезируйте максимальное количество солей.

24. Имея в распоряжении только кальций, фосфор, воздух и воду синтезируйте максимальное количество минеральных удобрений.

25. Почему различный порядок смешивания сульфата алюминия и гидроксида натрия приводит к различным результатам?

26. Каким одним реактивом можно распознать хлориды магния, аммония и алюминия, находящиеся в разных пробирках?

27. Осуществить превращения:

а) NaCl → Na→ NaOH→ Na₂CO₃→ NaHCO₃ → Na₂CO₃

б) CaCO₃→ Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ → CaO → Ca(OH)₂→ Ca(OCl)₂

28. Осуществить превращения:

N₂ → NH₃ → NH₄NO₃ → NH₄OH→ [Ag(NH₃)₂]Cl → AgCl → Ag

29. Имеются отдельные пробирки с растворами хлоридов аммония, алюминия, магния, железа(II) и железа (III). По каким признакам и химическими превращениями можно установить содержание каждой пробирки? Приведите уравнения химических реакций.

30. Имеются 4 банки кристаллических веществ: карбоната натрия, сульфида натрия, сульфита калия и сульфата аммония. Какими химическими превращениями можно определить содержание каждой банки?

Основные законы химии

Стехиометрические законы