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 PO43-, и два вида кислых солей - дигидроортофосфаты - Н2PO4- и гидроортофосфаты- НPO42-.

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; MnO3; Mn2O7; As2O5; 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; H2Cr2O7. 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; FeOHSO4.

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; KClO3; 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, H2SO4, H3PO4, 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