Гидролиз бинарных соединений. Щелочной или кислотный гидролиз бинарных соединений
Для школьного курса – экзотическая вещь, но вот в ЕГЭ-2014 встретилось… Речь идет о таких, например, реакциях:
Ca 3 N 2 + 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):
PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl
Ca 3 N 2 + H 2 O → Сa(OH) 2 + NH 3
А затем продукты гидролиза реагируют с щелочью (в первом случае) или с кислотой (во втором случае):
PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl → (+NaOH) → Na 3 PO 4 + NaCl + H 2 O
Ca 3 N 2 + H 2 O → Сa(OH) 2 + NH 3 → (+HCl) → CaCl 2 + NH 4 Cl + (H 2 O)
В итоге уравнения будут выглядеть так:
PCl 5 + 8NaOH = Na 3 PO 4 + 5NaCl +4 H 2 O
Ca 3 N 2 + 8HCl = 3CaCl 2 + 2NH 4 Cl
Поупражняйтесь:
Задача 3.2 Рассуждая аналогично, определите, что получится при взаимодействии:
Na 3 N + HCl →
PBr 3 + 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 + HCl = NaCl + Al(OH) 3 ↓ + H 2 O
При избытке кислоты реагирует и внешняя сфера и комплексообразователь:
Na + 4HCl = NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O
Углекислый газ, будучи слабой кислотой, реагирует только со внешней сферой:
Na + СO 2 = NaHCO 3 + 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:
(OH) 2 + 6HCl = CuCl 2 + 4NH 4 Cl + 2H 2 O
3) комплексы также могут реагировать, если комплексообразователь переходит во что-нибудь устойчиво-нерастворимое:
(SO 4) 2 + K 2 S = CuS↓ + NH 3 + K 2 SO 4
4) при нагревании комплексы могут разлагаться с удалением летучих лигандов:
Cl 3 = CrCl 3 + 6H 2 O (t 0 )
SO 4 = CuSO 4 + 4NH 3 (t 0 )
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:
K 3 + HBr (избыток) =
K 3 + HBr (недостаток) =
Na 2 + CO 2 =
K = (t 0 )
Cl + HNO 3 =
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 FeCl 3 + KI получается вовсе не FeI 3 и KCl, а идет восстановление трехвалентного железа до двухвалентного:
2FeCl 3 + 2KI = I 2 + 2FeCl 2 + 2KCl
Задача 6.1 Запишите уравнения реакций:
KNO 2 + NH 4 I =
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 H 2 (г)
3) CO 2 (г) и H 2 O(ж)
4) FeS 2 (тв.) и O 2 (г)
Правильный ответ – 1), так как это реакция ионного обмена.
Смешанные оксиды Fe 3 O 4 и Pb 3 O 4
Железо образует смешанный оксид – железную окалину Fe 3 O 4 (FeO ∙ Fe 2 O 3) со степенями окисления +2 и +3.
Свинец образует смешанный оксид – сурик Pb 3 O 4 (2PbO ∙ PbO 2) со степенями окисления +2 и +4.
При реакциях этих оксидов с кислотами могут получаться сразу две соли:
Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O
Pb 3 O 4 + 4HNO 3 = 2Pb(NO 3) 2 + PbO 2 + H 2 O (PbO 2 амфотерен, поэтому в соль не превращается).
Переходы Fe +2 ↔ Fe +3 и Cu +1 ↔ Cu +2
Вот несколько сложных ситуаций:
Fe 3 O 4 + HNO 3 = что получится?
Казалось бы, должны получиться две соли и вода: Fe(NO 3) 2 + Fe(NO 3) 3 + H 2 O (смотри предыдущий раздел), но HNO 3 – сильный окислитель, поэтому будет окислять железо +2 в составе железной окалины до железа +3 и получится только одна соль:
Fe 3 O 4 + 10HNO 3 (конц) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
Аналогично в реакции Cu 2 O + HNO 3 может показаться, что продуктами будут CuNO 3 + H 2 O. А на самом деле одновалентная медь (Cu +1 2 O) может окисляться до двухвалентной, поэтому пойдет окислительно-восстановительная реакция:
Cu 2 O + 6HNO 3 (конц) = 2Сu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 3H 2 O
Задача 7.1 . Запишите уравнения реакций:
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (разб) =
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (конц) =
Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S =
«Кислоты и вода» - Кислоты нашей пище. Уксусная. Щавелевая. Классификация кислот. Сахарная. Кислоты в животном мире. Разбавление серной кислоты водой. Муравьиная. Тема «Кислоты». Биологическая роль соляной кислоты. Самые важные кислоты. Кислоты в нашей жизни. H2SO4 -серная кислота тяжелая маслянистая жидкость, сильный окислитель, электролит.
«Карбоновая кислота» - Простейшие карбоновые кислоты. Предельные. По числу карбоксильных групп. По типу углеводородного радикала. Рассмотреть основы международной и тривиальных номенклатур, применение карбоновых кислот.
«Реакции кислот» - Кислоты. Типичные реакции кислот. BaCL2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCL Ba2+ + SO42- = BaSO4. Классификация кислот. Ответы. Проверь себя. Обобщение.
«Гидролиз соли» - Цель урока. Задачи воспитания. Как происходит гидролиз каждой группы? Прошу дать краткие ответы на мои вопросы: Что такое гидролиз? Гидролиз органических веществ. Cильные кислоты hclo4 HNO3 H2SO4 hcl hbr HI. Гидролиз бинарных соединений. Гидролиз по аниону (соль образована сильным основанием и слабой кислотой).
«Взаимодействие кислот» - В 1863 г. составил вытеснительный ряд металлов, который называется по имени ученого. Кислородсодержащие H2SO4 Бескислородные HCl. Бескислородные кислоты. Кислота. HCl H2SO4 HNO3 H2CO3 H3PO4. До водорода. CO2. Классификация кислот. Mg. Жидкие H2SO4 HNO3 hcl. 4. Взаимодействие с солями. Физические свойства.
«Кислоты взаимодействие» - НnКост? Н+ + Костn-. H++ Cl- H+ + NO3- 2H+ + SO42- 3H+ + PO43-. ! Взаимодействие с металлами. Помни! Диссоциация кислот. Взаимодействие с основаниями. Химические свойства кислот. Ме + НnКост? МеnКостm+ Н2 металл + кислота?соль + водород. Реакция возможна, если в результате получается растворимая соль.
Всего в теме 9 презентаций
Темы кодификатора ЕГЭ: Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, основная и щелочная.
Гидролиз – взаимодействие веществ с водой. Гидролизу подвергаются разные классы неорганических и органических веществ: соли, бинарные соединения, углеводы, жиры, белки, эфиры и другие вещества. Гидролиз солей происходит, когда ионы соли способны образовывать с Н + и ОН — ионами воды малодиссоциированные электролиты. Гидролиз солей может протекать:
→ обратимо : только небольшая часть частиц исходного вещества гидролизуется.
→ необратимо : практически все частицы исходного вещества гидролизуются.
Для оценки типа гидролиза необходимо рассмотреть соль, как продукт взаимодействия основания и кислоты. Любая соль состоит из металла и кислотного остатка. Металлы соответствует основание или амфотерный гидроксид (с той же степенью оксиления, что и в соли), а кислотному остатку — кислота. Например, карбонату натрия Na 2 CO 3 соответствует основание — щелочь NaOH и угольная кислота H 2 CO 3 .
Обратимый гидролиз солей
Механизм обратимого гидролиза будет зависеть от состава исходной соли. Можно выделить 4 основных варианта, которые мы рассмотрим на примерах:
1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой , гидролизуются ПО АНИОНУ .
Примеры таких солей — CH 3 COONa, Na 2 CO 3 , Na 2 S, KCN.
Реакция гидролиза:
CH 3 COONa + HOH ↔ CH 3 COOH + NaOH
в ионной форме:
CH 3 COO — + Na + + HOH ↔ CH 3 COOH + Na + + OH —
сокращенное ионное уравнение:
CH 3 COO — + HOH ↔ CH 3 COOH + OH —
Таким образом, при гидролизе таких солей в растворе образуется небольшой избыток гидроксид-ионов OH — . Водородный показатель такого раствора рН>7 .
Гидролиз солей многоосновных кислот (H 2 CO 3 , H 3 PO 4 и т.п.) протекает ступенчато , с образованием кислых солей:
CO 3 2- + HOH ↔ HCO 3 2- +OH —
или в молекулярной форме:
Na 2 CO 3 + HOH ↔ NaHCO 3 +NaOH
2 ступень:
HCO 3 — + HOH ↔ H 2 CO 3 +OH —
или в молекулярной форме:
NaHCO 3 + HOH ↔ H 2 CO 3 +NaOH
Продукты гидролиза по первой ступени подавляют вторую ступень гидролиза, в результате вторая ступень гидролиза протекает незначительно.
2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой , гидролизуются ПО КАТИОНУ . Пример такой соли: NH 4 Cl, FeCl 3 , Al 2 (SO 4) 3 Уравнение гидролиза:
NH 4 + + HOH ↔ NH 3 ·H 2 O + H +
или в молекулярной форме:
NH 4 Cl + HOH ↔ NH 3 ·H 2 O + HCl
При этом катион слабого основания притягивает гидроксид-ионы из воды, а в растворе возникает избыток ионов Н + . Водородный показатель такого раствора рН<7 .
Соли, образованные многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато, образуя катионы основных солей.Например:
I ступень:
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H +
FeCl 3 + HOH ↔ FeOHCl 2 + HCl
II ступень:
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H +
FeOHCl 2 + HOH ↔ Fe(OH) 2 Cl+ HCl
III ступень:
Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH)3 + H +
Fe(OH) 2 Cl + HOH ↔ Fe(OH) 3 + HCl
Гидролиз по второй и, в особенности, по третьей ступени практически не протекает при комнатной температуре.
3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой , гидролизуются И ПО КАТИОНУ, И ПО АНИОНУ .
Примеры таких солей: CH 3 COONH 4 , (NH 4) 2 CO 3 , HCOONH 4 ,
Уравнение гидролиза:
CH 3 COO — + NH 4 + + HOH ↔ CH 3 COOH + NH 3 ·H 2 O
CH 3 COONH 4 + HOH ↔ CH 3 COOH + NH 3 ·H 2 O
В этом случае реакция раствора зависит от соотношения констант диссоциации образующихся кислот и оснований. В большинстве случаев реакция раствора будет примерно нейтральной, рН ≅ 7 . Точное значение рН зависит от относительной силы основания и кислоты.
4. Гидролиз солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой , в водных растворах НЕ ИДЕТ .
Сведем вышеописанную информацию в общую таблицу:
Необратимый гидролиз
Необратимый гидролиз происходит, если при гидролизе выделяется газ, осадок или вода, т.е. вещества, которые при данных условиях не могут провзаимодействовать между собой. Необратимый гидролиз является химической реакцией, т.к. реагирующие вещества взаимодействуют практически полностью.
Варианты необратимого гидролиза:
- Гидролиз, в который вступают растворимые соли 2х-валентных металлов (Be 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ и др.) с сильным ионизирующим полем (слабые основания) и растворимые карбонаты/гидрокарбонаты. При этом образуются нерастворимые основные соли (гидроксокарбонаты):
2MgCl 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = Mg 2 (OH) 2 CO 3 + 4NaCl + CO 2
2МеCl 2 + 2Na 2 CO 3 + Н 2 О=(МеОН) 2 CO 3 + 4NaCl + СО 2 (Ме II , кроме Fe, Ca,Sr,Ba).
! Исключения : (соли Ca, Sr, Ba и Fe 2+) – в этом случае получим обычный обменный процесс:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl,
МеCl 2 + Na 2 CO 3 = МеCO 3 + 2NaCl (Ме – Fe, Ca, Sr, Ba).
- Взаимный гидролиз , протекающий при смешивании двух солей, гидролизованных по катиону и по аниону. Продукты гидролиза по второй ступени усиливают гидролиз по первой ступени и наоборот. Поэтому в таких процессах образуются не просто продукты обменной реакции, а продукты гидролиза (совместный или взаимный гидролиз).Соли металлов со степенью окисления +3 (Al 3+ , Cr 3+) и соли летучих кислот (карбонаты, сульфиды, сульфиты) при смешивании в растворе (взаимном гидролизе) образуют осадок гидроксида и газ (H 2 S, SO 2 , CO 2):
2AlCl 3 + 3K 2 S +6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6KCl,
2CrCl 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Сr(ОН) 3 + 3СO 2 + 6KCl,
2МеCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3Н 2 О=2Ме(ОН) 3 + 6NaCl + 3СО 2 (Ме III),
2МеCl 3 + 3Na 2 SO 3 + 3Н 2 О=2Ме(ОН) 3 + 6NaCl + 3SО 2 (Ме III),
2МеCl 3 + 3Na 2 S + 3Н 2 О=2Ме(ОН) 3 + 6NaCl + 3H 2 S (Ме III).
Соли Fe 3+ при взаимодействии с карбонатами также при смешивании в растворе (взаимном гидролизе) образуют осадок гидроксида и газ:
2FeCl 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(ОН) 3 + 3СO 2 + 6KCl
! Исключения: при взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфидами реализуется окислительно-восстановительная реакция:
2FeCl 3 + 3K 2 S (изб) = 2FeS + S↓ + 6KCl (при избытке сульфида калия)
При взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфитами также реализуется окислительно-восстановительная реакция.
Полные уравнения таких реакций выглядят довольно сложно. Поначалу я рекомендую составлять такие уравнения в 2 этапа: сначала составляем обменную реацию без участия воды, затем разлагаем полученный продукт обменной реакции водой. Сложив эти две реакции и сократив одинаковые вещества, мы получаем полное уравнение необратимого гидролиза.
3. Гидролиз галогенангидридов и тиоангидридов происходит также необратимо. Галогенангидриды разлагаются водой по схеме ионного обмена (H + OH —) до соответствующих кислот (в случае водного гидролиза) и солей (в случае щелочного гидролиза). Степень окисления центрального элемента и остальных при этом не изменяется!
SO 2 Cl 2 + 2 H 2 O = H 2 SO 4 + 2 HCl,
SOCl 2 + 2 H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl,
PCl 5 + 4 H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl,
CrO 2 Cl 2 + 2H 2 O = H 2 CrO 4 + 2HCl,
PCl 5 + 8NaOH = Na 3 PO 4 + 5NaCl + 4H 2 O,
Галогенангидрид – это соединение, которое получается, если в кислоте ОН-группу заменить на галоген. При гидролизе галогенангидридов кислот образуются соответствующие данным элементам и степеням окисления кислоты и галогеноводородные кислоты.
POCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 4 + 3HCl
Галогенангидриды некоторых кислот:
Тиоангидриды (сульфангидриды) — так называются, по аналогии с безводными окислами (ангидридами), сернистые соединения элементов (например, Sb 2 S 3 , As 2 S 5 , SnS 2 , CS 2 и т. п.).
- Необратимый гидролиз бинарных соединений, образованных металлом и неметаллом:
- сульфиды трехвалентных металлов вводе необратимо гидролизуются до сероводорода и и гидроксида металла:
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
при этом возможен кислотный гидролиз, в таком случае образуются соль металла и сероводород:
Al 2 S 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 S
- гидролиз карбидов приводит к образованию гидроксида металла в водной среде, соли металла в кислой де и соответствующего углеводорода — метана, ацетилена или пропина:
Ca +2 C -1 2 + H 2 O = Ca +2 (OH) 2 + C -1 2 H 2
Al +3 4 C -4 3 + 12H 2 O = 4Al +3 (OH) 3 + 3C -4 H 4 ,
Ca 3 N 2 + H 2 O =
Ca 3 P 2 + H 2 O =
Mg 2 Si + H 2 O =
- Некоторые соли необратимо гидролизуются с образованием оксосолей :
BiCl 3 + H 2 O = BiOCl + 2HCl,
SbCl 3 + H 2 O = SbOCl + 2HCl.
Алюмокалиевые квасцы:
KAl(SO 4) 2 + K 2 S + H 2 O =
MgCl 2 + NaНCO 3 + H 2 O =
ZnSO 4 + CsНCO 3 + H 2 O =
CdSO 4 + RbНCO 3 + H 2 O =
CaSO 4 + Rb 2 CO 3 + H 2 O =
FeCl 2 + Rb 2 CO 3 + H 2 O =
Количественно гидролиз характеризуется величиной, называемой степенью гидролиза .
Степень гидролиза (α) — отношение количества (концентрации) соли, подвергающейся гидролизу, к общему количеству (концентрации) растворенной соли. В случае необратимого гидролиза α ≅1.
Факторы, влияющие на степень обратимого гидролиза:
1. Температура
Гидролиз — эндотермическая реакция! Нагревание раствора приводит к интенсификации процесса.
Пример : изменение степени гидролиза 0,01 М CrCl 3 в зависимости от температуры:
2. Концентрация соли
Чем меньше концентрация соли, тем выше степень ее гидролиза.
Пример : изменение степени гидролиза Na 2 CO 3 в зависимости от температуры:
По этой причине для предотвращения нежелательного гидролиза хранить соли рекомендуется в концентрированном виде.
3. Добавление к реакционной смеси кислоты или щелочи
Изменяя концентрация одного из продуктов, можно смещать равновесие реакции гидролиза в ту или иную сторону.
Пройти тест по теме Гидролиз:
Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.
Неорганическая химия
Совместный гидролиз солей
Например:
Задача 1.1.
Задача 1.2
Ответы внизу
Задача 1.3.
Ответы внизу
Реакции оксидов с водой
Например:
Задача 2.1
Mn 2 O 7 + H 2 O =
Ответы внизу
Задача 3.1
Ответы внизу
Ca 3 N 2 + HCl =
Поупражняйтесь:
Задача 3.2
Na 3 N + HCl →
PBr 3 + 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 + HCl = NaCl + Al(OH) 3 ↓ + H 2 O
При избытке кислоты реагирует и внешняя сфера и комплексообразователь:
Na + 4HCl = NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O
Углекислый газ, будучи слабой кислотой, реагирует только со внешней сферой:
Na + СO 2 = NaHCO 3 + 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:
(OH) 2 + 6HCl = CuCl 2 + 4NH 4 Cl + 2H 2 O
3) комплексы также могут реагировать, если комплексообразователь переходит во что-нибудь устойчиво-нерастворимое:
(SO 4) 2 + K 2 S = CuS↓ + NH 3 + K 2 SO 4
4) при нагревании комплексы могут разлагаться с удалением летучих лигандов:
Cl 3 = CrCl 3 + 6H 2 O (t 0 )
SO 4 = CuSO 4 + 4NH 3 (t 0 )
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:
K 3 + HBr (избыток) =
K 3 + HBr (недостаток) =
Na 2 + CO 2 =
K = (t 0 )
Cl + HNO 3 =
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 FeCl 3 + KI получается вовсе не FeI 3 и KCl, а идет восстановление трехвалентного железа до двухвалентного:
2FeCl 3 + 2KI = I 2 + 2FeCl 2 + 2KCl
Задача 6.1 Запишите уравнения реакций:
KNO 2 + NH 4 I =
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 H 2 (г)
3) CO 2 (г) и H 2 O(ж)
4) FeS 2 (тв.) и O 2 (г)
Правильный ответ – 1), так как это реакция ионного обмена.
Смешанные оксиды Fe 3 O 4 и Pb 3 O 4
Железо образует смешанный оксид – железную окалину Fe 3 O 4 (FeO ∙ Fe 2 O 3) со степенями окисления +2 и +3.
Свинец образует смешанный оксид – сурик Pb 3 O 4 (2PbO ∙ PbO 2) со степенями окисления +2 и +4.
При реакциях этих оксидов с кислотами могут получаться сразу две соли:
Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O
Pb 3 O 4 + 4HNO 3 = 2Pb(NO 3) 2 + PbO 2 + H 2 O (PbO 2 амфотерен, поэтому в соль не превращается).
Переходы Fe +2 ↔ Fe +3 и Cu +1 ↔ Cu +2
Вот несколько сложных ситуаций:
Fe 3 O 4 + HNO 3 = что получится?
Казалось бы, должны получиться две соли и вода: Fe(NO 3) 2 + Fe(NO 3) 3 + H 2 O (смотри предыдущий раздел), но HNO 3 – сильный окислитель, поэтому будет окислять железо +2 в составе железной окалины до железа +3 и получится только одна соль:
Fe 3 O 4 + 10HNO 3 (конц) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
Аналогично в реакции Cu 2 O + HNO 3 может показаться, что продуктами будут CuNO 3 + H 2 O. А на самом деле одновалентная медь (Cu +1 2 O) может окисляться до двухвалентной, поэтому пойдет окислительно-восстановительная реакция:
Cu 2 O + 6HNO 3 (конц) = 2Сu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 3H 2 O
Задача 7.1 . Запишите уравнения реакций:
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (разб) =
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (конц) =
Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S =
Ответы внизу
Разложение нитратов
В целом разложение нитратов происходит согласно известной схеме, и состав продуктов зависит от расположения металла в ряду активности. Но есть сложные ситуации:
Задача 9.1 Какие продукты получатся при разложении нитрата железа (II)? Запишите уравнение реакции.
Задача 9.2 Какие продукты получатся при разложении нитрата меди (II)? Запишите уравнение реакции.
Ответы внизу
Органическая химия
Тривиальные названия
Надо знать, какие органические вещества соответствуют названиям:
изопрен, дивинил, винилацетилен, толуол, ксилол, стирол, кумол, этиленгликоль, глицерин, формальдегид, уксусный альдегид, пропионовый альдегид, ацетон, первые шесть предельных одноосновных кислот (муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, капроновая), акриловая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, щавелевая кислота, бензойная кислота, анилин, глицин, аланин. Не путайте пропионовую кислоту с пропеновой!! Соли важнейших кислот: муравьиной – формиаты, уксусной – ацетаты, пропионовой – пропионаты, масляной – бутираты, щавелевой – оксалаты. Радикал –CH=CH 2 называется винил!!
Заодно и некоторые неорганические тривиальные названия:
Поваренная соль (NaCl), негашеная известь (CaO), гашеная известь (Ca(OH) 2), известковая вода (раствор Ca(OH) 2), известняк (CaCO 3), кварц (он же кремнезем или диоксид кремния – SiO 2), углекислый газ (CO 2), угарный газ (CO), сернистый газ (SO 2), бурый газ (NO 2), питьевая или пищевая сода (NaHCO 3), кальцинированная сода (Na 2 CO 3), аммиак (NH 3), фосфин (PH 3), силан (SiH 4), пирит (FeS 2), олеум (раствор SO 3 в концентрированной H 2 SO 4), медный купорос (CuSO 4 ∙5H 2 O).
Некоторые редкие реакции
1) Образование винилацетилена :
2) Реакция прямого окисления этилена в уксусный альдегид :
Эта реакция коварна тем, что мы хорошо знаем, как ацетилен превращается в альдегид (реакция Кучерова), а если в цепочке встретится превращение этилен → альдегид, то это может нас поставить в тупик. Так вот, имеется в виду эта реакция!
3) Реакция прямого окисления бутана в уксусную кислоту:
Эта реакция лежит в основе промышленного производства уксусной кислоты.
4) Реакция Лебедева:
Отличия фенолов от спиртов
Огромное количество ошибок в таких заданиях!!
1) Следует помнить, что фенолы более кислотны, чем спирты (связь О-Н в них более полярна). Поэтому спирты не реагируют с щелочью, а фенолы реагируют и с щелочью, и некоторыми солями (карбонаты, гидрокарбонаты).
Например:
Задача 10.1
Какие из этих веществ реагируют с литием:
а) этиленгликоль, б) метанол, в) фенол, г) кумол, д) глицерин.
Задача 10.2
Какие из этих веществ реагируют с гидроксидом калия:
а) этиленгликоль, б) стирол, в) фенол, г) этанол, д) глицерин.
Задача 10.3
Какие из этих веществ реагируют с гидрокарбонатом цезия:
а) этиленгликоль, б) толуол, в) пропанол-1, г) фенол, д) глицерин.
2) Следует помнить, что спирты реагируют с галогеноводородами (эта реакция идет по связи С-О), а фенолы нет (в них связь С-О из-за эффекта сопряжения малоподвижна).
Дисахариды
Основные дисахариды: сахароза, лактоза и мальтоза имеют одинаковую формулу C 12 H 22 O 11 .
О них следует помнить:
1) что они способны гидролизоваться на те моносахариды, из которых состоят: сахароза – на глюкозу и фруктозу, лактоза – на глюкозу и галактозу, мальтоза – на две глюкозы.
2) что лактоза и мальтоза обладают альдегидной функцией, то есть являются восстанавливающими сахарами (в частности, дают реакции «серебряного» и «медного» зеркала), а сахароза – невосстанавливающий дисахарид, не имеет альдегидной функции.
Механизмы реакций
Будем надеяться, что достаточно следующих знаний:
1) для алканов (в том числе в боковых цепях аренов, если эти цепи предельные) характерны реакции свободнорадикального замещения (с галогенами), которые идут по радикальному механизму (инициирование цепи – образование свободных радикалов, развитие цепи, обрыв цепи на стенках сосуда или при соударении радикалов);
2) для алкенов, алкинов, аренов характерны реакции электрофильного присоединения , которые идут по ионному механизму (через образование пи-комплекса и карбокатиона ).
Особенности бензола
1. Бензол в отличие от других аренов не окисляется перманганатом калия.
2. Бензол и его гомологи способны вступать в реакцию присоединения с водородом. Но только бензол способен также вступать в реакцию присоединения с хлором (только бензол и только с хлором!). При этом все арены способны вступать в реакцию замещения с галогенами.
Реакция Зинина
Восстановление нитробензола (или аналогичных ему соединений) в анилин (или другие ароматические амины). Эта реакция в одном из ее видов почти обязательно встретится!
Вариант 1 – восстановление молекулярным водородом:
C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 → C 6 H 5 NH 2 +2H 2 O
Вариант 2 – восстановление водородом, полученным при реакции железа (цинка) с соляной кислотой:
C 6 H 5 NO 2 + 3Fe + 7HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl +3FeCl 2 + 2H 2 O
Вариант 3 – восстановление водородом, полученным при реакции алюминия с щелочью:
C 6 H 5 NO 2 + 2Al + 2NaOH + 4H 2 O → C 6 H 5 NH 2 +2Na
Свойства аминов
Почему-то свойства аминов запоминаются хуже всего. Возможно, это связано с тем, что амины изучаются в курсе органической химии последними, и их свойства не удается повторить, изучая другие классы веществ. Поэтому рецепт такой: просто выучить все свойства аминов, аминокислот и белков.
Разложение ацетатов
Почему-то составители ЕГЭ считают, что нужно знать, как разлагаются ацетаты. Хотя в учебниках этой реакции нет. Разные ацетаты разлагаются по-разному, но давайте запомним реакцию, которая попадается в ЕГЭ:
при термическом разложении ацетата бария (кальция) получается карбонат бария (кальция) и ацетон!!!
Ba(CH 3 COO) 2 → BaCO 3 + (CH 3) 2 CO (t 0 )
Ca(CH 3 COO) 2 → CaCO 3 + (CH 3) 2 CO (t 0 )
По сути, при этом происходит декарбоксилирование:
Ответы:
1.1. При совместном гидролизе солей, одна из которых гидролизуется по катиону, а другая – по аниону, гидролиз взаимно усиливается и идет до образования конечный продуктов гидролиза обеих солей: 2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S + 6NaCl
1.2. Аналогично: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaCl
1.3. Последовательность реакций:
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
AlI 3 + 3NaOH = Al(OH) 3 + 3NaI
Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O
2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 +3CO 2 + 6NaCl
NO + H 2 O = не реагируют (так как несолеобразующий оксид)
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид)
CrO + H 2 O = (не реагируют, так как гидроксид хрома (II) нерастворим)
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид)
SiO 2 + H 2 O = (не реагируют, так как гидроксид кремния (IV), то есть кремниевая кислота - нерастворима)
Mn 2 O 7 + H 2 O = 2HMnO 4 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид – марганцевая кислота)
2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3
3.1. При гидролизе бинарных соединений получается гидроксид первого элемента и водородное соединение второго элемента. В случае гидрида вторым продуктом будет просто водород:
NaH + H 2 O = NaOH + H 2
MgH 2 + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + 2H 2
Na 3 N + 4HCl → 3NaCl + NH 4 Cl
PBr 3 + 6NaOH → Na3PO3 + 3NaBr + 3H 2 O
4.1 При пропускании аммиака через растворы многоосновных кислот могут получаться средние или кислые соли, в зависимости от того, какой из реагентов в избытке:
NH 3 + H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 (кислота в избытке)
2NH 3 + H 2 SO 4 = 2 (NH 4) 2 SO 4 (аммиак в избытке)
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 3 + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3(NH 4) 2 SO 4
(Фактически это та же реакция, что и:
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 4 OН = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3(NH 4) 2 SO 4 ,
но формулу NH 4 OН сейчас писать не принято).
3CuO + 2NH 3 = 3Cu + N 2 + 3H 2 O
CuSO 4 + 4NH 3 = SO 4
(Хотя на самом деле сначала пойдет такая реакция:
CuSO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O = Cu(OH) 2 ↓ + (NH 4) 2 SO 4 (так как аммиак действует как щелочь)
А потом: Cu(OH) 2 ↓ + 4NH 3 = (OH) 2)
В общем, в любом случае при достаточном количестве аммиака получится комплекс и ярко-синее окрашивание!
K 3 + 6HBr = 3KBr + AlBr 3 + 6H 2 O
K 3 + 3HBr = 3KBr + Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 O
Na 2 + 2CO 2 = 2NaHCO 3 + Zn(OH) 2 ↓
K = KAlO 2 + 2H 2 O (t 0 )
Cl + 2HNO 3 = 2NH 4 NO 3 + AgCl↓
2СuSO 4 + 4KI = 2CuI + I 2 + 2K 2 SO 4 (двухвалентная медь восстанавливается до одновалентной)
Fe 2 O 3 + 6HI = 2FeI 2 + I 2 + 3H 2 O
KNO 2 + NH 4 I = KI + N 2 + 2H 2 O
H 2 O 2 + 2KI = I 2 + 2KOH
Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 (разб) = FeSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 4H2O
так как разбавленная серная кислота не является сильным окислителем, то идет обычная обменная реакция.
2Fe 3 O 4 + 10H 2 SO 4 (конц) = 3Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 10H 2 O
так как концентрированная серная кислота является сильным окислителем, то железо +2 окисляется до железа +3.
Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S = 2FeSO 4 + S + H 2 SO 4
так как сероводород является восстановителем, то железо +3 восстанавливается до железа +2.
NaHSO4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 SO 4 + NaOH – не реагируют
NaHSO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + NaOH + H 2 O
Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2NaOH
Сu + 2H 2 SO 4 (конц) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
Сu + HCl – не реагируют
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H2O
ZnS + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 S
ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O
Казалось бы, при разложении нитрата железа (II) должны получиться оксид железа (II), оксид азота (IV) и кислород. Но хитрость в том, что поскольку в оксиде железа (II) железо имеет не высшую степень окисления, а в реакции выделяется кислород, то железо будет окисляться до +3 и получится оксид железа (III):
Fe(NO 3) 2 → Fe 2 O 3 + NO 2 + O 2
В этой реакции сразу два восстановителя – железо и кислород. С коэффициентами будет так:
4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2
В этой реакции ничего особенного нет, кроме того, что часто забывают, что медь относится еще к тем металлам, при разложении которых получается оксид металла, а не сам металл:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
А вот все металлы, которые за медью, при разложении своих нитратов будут давать уже просто металл.
Правильные ответы: а,б,в,д (в кумоле вообще нет гидроксильной группы, это арен).
Правильные ответы: в (в стироле вообще нет гидроксильной группы, это арен).
Правильные ответы: г (в толуоле вообще нет гидроксильной группы, это арен).
Неорганическая химия
Совместный гидролиз солей
Например:
Задача 1.1. Что получится при сливании водных растворов хлорида алюминия и сульфида натрия (напишите уравнение реакции)?
Задача 1.2 . Что получится при сливании водных растворов хлорида железа (III) и карбоната натрия (напишите уравнение реакции)?
Ответы внизу
Совместный гидролиз часто встречается в задачах С2, где его не так-то просто обнаружить. Вот пример:
Задача 1.3. Порошок металлического алюминия смешали с твердым иодом и добавили несколько капель воды. К полученной соли добавили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Образовавшийся осадок растворили в соляной кислоте. При последующем добавлении раствора карбоната натрия вновь наблюдали выпадение осадка. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Ответы внизу
Реакции оксидов с водой
Вопрос: Когда оксиды реагируют с водой?
Ответ: с водой реагируют только солеобразующие оксиды и только если получается растворимый гидроксид.
Например:
Задача 2.1 . Запишите уравнения осуществимых реакций:
Mn 2 O 7 + H 2 O =
Ответы внизу
Гидриды металлов и их свойства
Водород способен реагировать с активными металлами (преимущественно стоящими до алюминия в ряду активности металлов, то есть это щелочные и щелочно-земельные металлы). При этом образуются гидриды, например: LiH, CaH 2 .
В гидридах степень окисления водорода равна -1!
Гидриды – это бинарные соединения, а потому способны гидролизоваться.
Задача 3.1 Запишите уравнения гидролиза гидрида натрия, гидрида магния.
Ответы внизу
Щелочной или кислотный гидролиз бинарных соединений
Для школьного курса – экзотическая вещь, но вот в ЕГЭ-2014 встретилось… Речь идет о таких, например, реакциях:
Ca 3 N 2 + 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):
PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl
Ca 3 N 2 + H 2 O → Сa(OH) 2 + NH 3
А затем продукты гидролиза реагируют с щелочью (в первом случае) или с кислотой (во втором случае):
PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl → (+NaOH) → Na 3 PO 4 + NaCl + H 2 O
Ca 3 N 2 + H 2 O → Сa(OH) 2 + NH 3 → (+HCl) → CaCl 2 + NH 4 Cl + (H 2 O)
В итоге уравнения будут выглядеть так:
PCl 5 + 8NaOH = Na 3 PO 4 + 5NaCl +4 H 2 O
Ca 3 N 2 + 8HCl = 3CaCl 2 + 2NH 4 Cl
Поупражняйтесь:
Задача 3.2 Рассуждая аналогично, определите, что получится при взаимодействии:
Na 3 N + HCl →
PBr 3 + NaOH →
Ответы внизу
Аммиак и его свойства
Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства