Часть II. Неорганическая химия

Глава 7. Номенклатура, классификация, свойства и способы получения неорганических веществ

Обратите внимание на связь и взаимные превращения между различными классами соединений. Помните, что, кроме средних и кислых солей, важное значение играют основные, двойные, комплексные и другие соли. Рассмотрите случаи гидролиза солей, образованных сильной кислотой и слабым основанием, слабой кислотой и сильным основанием, слабой кислотой и слабым основанием. Химические свойства веществ проявляются в разнообразных химических реакциях, которые также классифицируют по различным признакам. Нужно уметь распознавать основные типы химических реакций: соединения, разложения, обмена, замещения, обратимые, необратимые.

§ 7.1. Задачи с решениями

Задача 85. Напишите формулы следующих соединений: карбонат кальция, карбид кальция, гидрофосфат магния, гидросульфид натрия, нитрат железа (III), нитрид лития, гидроксикарбонат меди (II), дихромат аммония, бромид бария, гексацианоферрат (II) калия, тетрагидроксиалюминат натрия, декагидрат сульфата натрия.

Решение. Карбонат кальция — CaCO₃; карбид кальция — CaC₂; гидрофосфат магния — MgHPO₄; гидросульфид натрия — NaHS; нитрат железа (III) — Fe(NO₃)₃; нитрид лития — Li₃N; гидроксикарбонат меди (II) — [Cu(OH)]₂CO₃; дихромат аммония — (NH₄)₂Cr₂O₇; бромид бария— BaBr₂; гексацианоферрат (II) калия — K₄[Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль); тетрагидроксиалюминат натрия — Na[Al(OH)₄]; декагидрат сульфата натрия — Na₂SO₄·10H₂O (глауберова соль).

Задача 86. Приведите три примера реакций между оксидом элемента 2-го периода и оксидом элемента 4-го периода.

Решение. Один из оксидов должен быть основным (или амфотерным), а другой — кислотным (или амфотерным). Во II периоде Li₂O – основной оксид, BeO – амфотерный, CO₂ и N₂O₅ – кислотные. В IV периоде K₂O, CaO, FeO – основные оксиды, Cr₂O₃ – амфотерный, As₂O₅, CrO₃, SeO₃ – кислотные оксиды. Уравнения реакций:

CO₂ + K₂O = K₂CO₃ ,

Li₂O + SeO₃ = Li₂SeO₄ ,

N₂O₅ + CaO = Ca(NO₃)₂ .

Задача 87. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества.

Решение. а) Железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):

Fe + S = FeS.

б) Соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов реакции выпадает в осадок:

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃ .

в) Соли образуются при растворении металлов в кислотах:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂.

Задача 88. Приведите примеры реакций образования основания: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества.

Решение. а) Из двух простых веществ можно получить единственное основание — аммиак (основание Льюиса):

N₂ + 3H₂ = 2NH₃ .

Реакция протекает при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.

б) Два сложных вещества, образующих основание, это, например, – оксид щелочного металла и вода:

K₂O + H₂O = 2KOH.

в) Щелочные и щелочноземельные металлы активно реагируют с водой, образуя щелочь и водород:

Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂.

Задача 89. Приведите уравнения реакций одной и той же средней соли а) с кислотой, б) с основанием.

Решение. Реагировать как с кислотой, так и с основанием могут соли аммония и слабых кислот, например карбонат аммония:

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl = 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O,

(NH₄)₂CO₃ + 2KOH = K₂CO₃ + 2NH₃ + 2H₂O.

Последняя реакция протекает при нагревании.

Задача 90. Приведите уравнение реакции, в которой из трех сложных веществ образуется кислая соль.

Решение. Пример – образование гидрокарбоната аммония при пропускании избытка углекислого газа через водный раствор аммиака:

CO₂ + NH₃ + H₂O = NH₄HCO₃ .

Задача 91. Приведите примеры образования солей а) из двух газообразных веществ, б) из двух твердых веществ, в) из твердого и газообразного веществ.

Решение. а) В газовой фазе может протекать реакция между газообразным основанием (аммиаком) и газообразной кислотой (хлороводородом):

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

б) Из двух твердых веществ соль образуется при нагревании основного и амфотерного оксидов, например:

CaO + Al₂O₃ = Ca(AlO₂)₂ .

в) Твердое вещество – основной оксид (или основание), газообразное вещество – кислотный оксид:

K₂O + SO₂ = K₂SO₃.

Задача 92. Составьте уравнения в соответствии со схемой:

1) реакция нейтрализации  X + ...

2) реакция замещения  Y + ...

3) X + Y  две соли

Решение. Две соли могут образоваться по обменной реакции между двумя другими солями. Поэтому надо выбрать такие соли X и Y, чтобы они реагировали между собой, а затем одну из солей получить по реакции между кислотой и оснований, а другую — по реакции замещения, например: X — Na₂SO₄, Y — BaCl₂. Уравнения реакций:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O,

Ba + 2HCl = BaCl₂ + H₂,

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NaCl.

Задача 93. Составьте уравнения в соответствии со схемой:

реакция реакция реакция реакция

А  В  С  D  E

замещения соединения нейтрализации разложения

Решение. Ключ к решению — реакция нейтрализации. Вещество C — кислота или основание, тогда B — кислотный или основной оксид или вода. Воду можно получить по реакции замещения между водородом и оксидом металла. Далее, кислоту или основание C надо выбирать так, чтобы образующаяся соль D могла разлагаться при нагревании, например D — это любой нитрат.

Таким образом, возможное решение: A — CuO, B — H₂O, C — HNO₃, D — NaNO₃, E — O₂. Уравнения реакций:

t

CuO + H₂ = Cu + H₂O,

H₂O + N₂O₅ = 2HNO₃,

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O,

t

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂.

Задача 94. Приведите пример реакции гидролиза соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой. Какова будет кислотность среды (pH раствора) в результате гидролиза такой соли?

Решение. В качестве примера запишем уравнение гидролиза ацетата натрия:

В результате реакции образовался слабый электролит — уксусная кислота. В ионном виде этот процесс можно записать так:

CH₃COONa + H₂O <==> CH₃COOH + OH^–

Таким образом, раствор CH₃COONa проявляет щелочную реакцию (pH > 7).