Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 6. ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 6.7. Решения типовых задач Оксиды, кислоты, основания, соли

Задача 1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения; CuSO₄ -> u -> u -> СuСl₂ -> u(OН)₂ -> Cu(OH)NO₃ -> Сu(NO₃)₂.

Решения. 1) Медь можно добыть из соли купруму(II) по реакции замещения:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu.

2) Оксид купруму(II) добудем, сжигая медь в кислороде:

2Сu + O₂ = 2СuО.

3) Оксид купруму(II) растворяется в хлоридной кислоте, образуя хлорид купруму(II):

CuO + 2НСl = СuСl₂ + Н₂О.

4) Гидроксид купруму(II) можно добыть, добавив к раствору хлорида купруму(II) раствор щелочи:

СuСl₂ + 2КOН = Сu(OН)₂ + 2 КСl.

5) Основная соль - гідроксонітрат купруму(II) - образуется при обработке гидроксида купруму(II) нітратною кислотой, взя той в количестве, достаточном для замещения одной гідроксогрупи, то есть 1 моль HNO₃ на 1 моль Сu (ОН)₂:

Сu(OН)₂ + HNO₃ = Сu(ОН)NО₃ + Н₂O.

6) Под действием избытка азотной кислоты на гідроксонітрат купруму(II) образуется нитрат купруму(II):

Cu(OH)NO₃ + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + Н₂О.

Задача 2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых, исходя из натрия, серы, кислорода и водорода, можно добыть три средние соли, три кислые соли и три кислоты.

Решения. Из кислорода и водорода можно добыть воду:

2Н₂ + O₂ = 2Н₂О.

Из серы и кислорода можно добыть оксид серы(ИV), последующим окисненням которого - оксид серы(VИ):

S + O₂ = SO₂; 2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Натрий, взаимодействуя с кислородом, образует оксид:

4Na + O₂ = 2Na₂O.

Основной оксид натрия с кислотными оксидами сульфуpy(IV) и серы(VИ) образует в соответствии сульфит и сульфат натрия (две средние соли):

N₂O + SO₂ = Na₂SО₃;

Na₂O + SO₃ = Na₂SO₄.

Еще одна средняя соль - сульфид натрия - может быть добыта при непосредственном взаимодействии натрия и серы:

2Na + S = Na₂S.

Водород с серой образует сероводород:

Н₂ + S = H₂S,

раствор которого в воде - сероводородная, или сульфидная кислота. Оксиды серы(ИV) и серы(VИ), взаимодействуя с водой, образуют в соответствии сульфітну и сульфатную кислоты:

SO₂ + Н₂O = H₂SO₃;

SO₃ + Н₂O = H₂SO₄.

Наконец, три кислые соли можно получить, если провести реакции между оксидом натрия и тремя добытыми кислотами, взяв их с избытком:

Na₂O+ 2H₂S = 2NaHS + Н₂О;

Na₂O + 2H₂SO₃ = 2NaHSO₃ + Н₂О;

Na₂O + 2H₂SO₄ = 2NaHSO₄ + Н₂O.

Задача 3. Напишите уравнения всех возможных реакций между следующими веществами, взяты попарно: оксид кальция, оксид фосфора(V), хлоридная кислота, гидроксид натрия, сульфат купруму(II), сульфид калия.

Решения. Определиaємо, в которых клaсел неоргзнічних соединений нaзависимостиaть нaнaнет в условии сaдaчи вещества: СаО - основной оксид, Г₄Н₁₀ (или Р₂О₅) - кислотный оксид, НСl (раствор) - кислотa, NaOH - основa (луг), CuSO₄, K₂S - средние соли.

Основной оксид СaВ взaємодіє с кислотным оксидом и кислотой:

ВСaО + Р₂О₅ = Сa₃(РO₄)₂;

СaВ +2НСl = СаСl₂ + Н₂O.

Кислотный оксид реагирует, кроме того, с щелочью:

Р2О₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + ЗН₂O.

Хлоридная кислота взаимодействует с гидроксидом натрия и сульфидом калия:

НСl + NaOH = NaCl + Н₂О;

2НСl + K₂S = H2S↑ + 2КСl.

Гидроксид натрия вступает в реакцию обмена с сульфатом купруму(II):

2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂ ↑+ Na₂SO₄.

Наконец, сульфат купруму(II) реагирует с сульфидом калия: CuSO₄ + K₂S = CuS ↑ +K₂SO₄.

Гидролиз солей

Задача 1. Составьте уравнения реакций гидролиза солей Nа₃РO₄, Сu(NO3)₂, КСl. Как изменяется водородный показатель при растворении в воде этих солей?

Решения. 1) Гидролиз Na₃PO₄ отбылaется ступінчaс то (по трем ступеням), причем в основном за первой ступенью. Вследствие протекания реакций с первым и вторым ступенями образуются кислые соли.

Первая ступень: а) уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме:

РO₄^3- + Н₂O₅ ⇆ НРO^2-₄ + ОН^-;

б) уравнения гидролиза в ионной форме:

3Na⁺ + РO₄^3- + H₂O ⇆ 2Na⁺ + НРО^2-₄ + Na⁺ + ОН^-;

в) уравнение гидролиза в молекулярной форме:

NaPO₄ + Н₂O ⇆ Na₂HPO₄ + NaOH.

Второй степень:

а) НРО^2-₄ + Н₂О₂ ⇆ Н₂РO₄^- + ОН^-;

б) 2Na⁺ + НРО^2-₄ + Н₂O ⇆ Na⁺ + Н₂РО^-₄ + Na⁺ +ОН^-;

в) Na₂HPO₄ + Н₂O ⇆ NaH₂PO₄ + NaOH.

Третий степень:

а) Н₂ГO^-₄ + Н₂O ⇆ Н₃РО_{4/sub> + ОН^-;}

б) Na⁺ + Н₂ГO^-₄ + Н₂O ⇆ Н₃РО₄ + Na⁺ + ОН^-;

в) NaH₂PO₄ + Н₂O ⇆ Н₃РО₄ + NaOH.

В результате реакции гидролиза концентрация гидроксид-ионов в растворе превышает концентрацию ионов водорода, следовательно, рН>7.

2) Гидролиз Cu(NO₃)2 происходит ступенчато и в основном по первой ступенью, причем образуется основная соль.

Первый степень:

а) Сu²⁺ + Н₂O Сu(ОН)⁺ + Н⁺;

б) Cu²⁺ + 2NO^- + Н₂O ⇆ Cu(OH)⁺ + NO^3-+Н⁺+ NO^3-;

в) Cu(NO₃)₂ + Н₂O ⇆ Cu(OH)NO₃ + HNO₃.

Второй степень:

а) Сu(ОН)⁺ + Н₂O ⇆ Сu(ОН)₂ + Н⁺;

б) Cu(OH)⁺ + NO^-₃ + Н₂O ⇆ Cu(OH)₂ + Н⁺+NO^-₃ ;

в) Cu(OH)NO₃ + Н₂O ⇆ Cu(OH)₂ + HNO₃.

В результате реакции гидролиза концентрация ионов водорода в растворе превышает концентрацию гидроксид-ионов, следовательно, рН7.

3) Соль КСl, образованная сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергается, pH 7.

Задача 2. Пробирку с раствором хлорида цинка нагрели и поместили в нее предварительно зачищенный кусок цинка. Газ выделяется при этом? Напишите уравнения реакций.

Решения. Нагрев предопределяет смещение равновесия в растворе в сторону продуктов гидролиза:

ZnCl2 + Н₂O ⇆ Zn(OH)Cl + НСl;

Zn²⁺ + Н2О ⇆ Zn(OH)⁺ + H⁺.

Ионы водорода, образующиеся взаимодействуют с металлическим цинком:

Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н₂;

Zn + 2Н⁺ = Zn²⁺ + Н₂.

Увеличение концентрации ионов цинка предопределяет смещение равновесия в реакции гидролиза в сторону образования исходной соли.