При выполнении различных заданий ЕГЭ по химии (например, задачи 34 или задания 32 «мысленный эксперимент») могут пригодиться знания о том, какие вещества при нагревании разлагаются и как они разлагаются.
Рассмотрим термическую устойчивость основных классов неорганических веществ. Я не указываю в условиях температуру протекания процессов, так как в ЕГЭ по химии такая информация, как правило, не встречается. Если возможны различные варианты разложения веществ, я привожу наиболее вероятные, на мой взгляд, реакции.
Разложение оксидов
При нагревании разлагаются оксиды тяжелых металлов:
2Ag2O = 4Ag + O2
2HgO = 2Hg + O2
4CrO3 = 2Cr2O3 + O2
2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2
Разложение гидроксидов
Как правило, при нагревании разлагаются нерастворимые гидроксиды. Исключением является гидроксид лития, он растворим, но при нагревании в твердом виде разлагается на оксид и воду:
2LiOH = Li2O + H2O
Гидроксиды других щелочных металлов при нагревании не разлагаются.
Гидроксиды серебра (I) и меди (I) неустойчивы:
2AgOH = Ag2O + H2O
2CuOH = Cu2O + H2O
Гидроксиды большинства металлов при нагревании разлагаются на оксид и воду.
В инертной атмосфере (в отсутствии кислорода воздуха) гидроксиды хрома (III) марганца (II) и железа (II) распадаются на оксид и воду:
2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O
Mn(OH)2 = MnO + H2O
Fe(OH)2 = FeO + H2O
Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Разложение кислот
При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.
Например, кремниевая кислота:
H2SiO3 = H2O + SiO2
Некоторые кислоты неустойчивы и подвергаются разложению в момент образования. Большая часть молекул сернистой кислоты и угольной кислоты распадаются на оксид и воду в момент образования:
H2SO3 = H2O + SO2↑
H2CO3 = H2O + CO2↑
В ЕГЭ по химии лучше эти кислоты записывать в виде оксида и воды.
Например, при действии водного раствора углекислого газа на карбонат калия в качестве реагента мы указываем не угольную кислоту, а оксид углерода (IV) и воду, но подразумеваем угольную кислоту при этом:
K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3
Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:
2HNO2 = H2O + NO2↑ + NO↑
При нагревании выше 100оС продукты распада несколько отличаются:
3HNO2 = H2O + HNO3↑ + 2NO↑
Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
Разложение солей
Разложение хлоридов
Хлориды щелочных, щелочноземельных металлов, магния, цинка, алюминия и хрома при нагревании не разлагаются.
Хлорид серебра (I) разлагается под действием света:
2AgCl → Ag + Cl2
Хлорид аммония при нагревании выше 340 оС разлагается:
NH4Cl → NH3 + HCl
Разложение нитратов
Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.
Например, разложение нитрата калия:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
Видеоопыт разложения нитрата калия можно посмотреть здесь.
Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500 оС:
Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2
Mg(NO3)2 → Mg(NO2)2 + O2
Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2 + O2
Sr(NO3)2 → Sr(NO2)2 + O2
При более сильном нагревании (выше 500оС) нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:
2Ca(NO3)2 → 2CaО + 4NO2 + O2
2Mg(NO3)2 → 2MgО + 4NO2 + O2
2Sr(NO3)2 → 2SrО + 4NO2 + O2
2Ba(NO3)2 → 2BaО + 4NO2 + O2
Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) + нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:
2Cu(NO3)2 → 2CuО + 4NO2 + O2
2Pb(NO3)2 → 2PbО + 4NO2 + O2
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
4LiNO3 → 2Li2O + 4NO2 + O2
Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до металла, диоксида азота и кислорода:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 + O2
Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270оС оксида азота (I) и воды:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
При более высокой температуре образуются азот и кислород:
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
Разложение карбонатов и гидрокарбонатов
Карбонаты натрия и калия плавятся при нагревании.
Карбонаты лития, щелочноземельных металлов и магния разлагаются на оксид металла и углекислый газ:
Li2CO3 → Li2O + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
Карбонат аммония разлагается при 30оС на гидрокарбонат аммония и аммиак:
(NH4)2CO3 → NH4HCO3 + NH3
Гидрокарбонат аммония при дальнейшем нагревании разлагается на аммиак, углекислый газ и воду:
NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O
Гидрокарбонаты натрия и калия при нагревании разлагаются на карбонаты, углекислый газ и воду:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2
Гидрокарбонат кальция при нагревании до 100оС разлагается на карбонат, углекислый газ и воду:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
При нагревании до 1200оС образуются оксиды:
Ca(HCO3)2 → CaO + H2O + 2CO2
Разложение сульфатов
Сульфаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются.
Сульфаты алюминия, щелочноземельных металлов, меди, железа и магния разлагаются до оксида металла, диоксида серы и кислорода:
2MgSO4 → 2MgO + 2SO2 + O2
2CuSO4 → 2CuO + 2SO2 + O2
2BaSO4 → 2BaO + 2SO2 + O2
2Al2(SO4)3 → 2Al2O3 + 6SO2 + 3O2
2Fe2(SO4)3 → 2Fe2O3 + 6SO2 + 3O2
Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:
Ag2SO4 → 2Ag + SO2 + O2
2HgSO4 → 2Hg + 2SO2 + O2
Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов
Эти реакции, скорее всего, в ЕГЭ по химии не встретятся! Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:
2Na2HPO4 → H2O + Na4P2O7
2K2HPO4 → H2O + K4P2O7
2CaHPO4 → H2O + Ca2P2O7
Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).
Разложение сульфитов
Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:
4Na2SO3 → Na2S + 3Na2SO4
Разложение солей аммония
Некоторые соли аммония, не содержащие анионы кислот-сильных окислителей, обратимо разлагаются при нагревании без изменения степени окисления. Это хлорид, бромид, йодид, дигидрофосфат аммония:
NH4Cl → NH3 + HCl
NH4Br → NH3 + HBr
NH4l → NH3 + Hl
NH4H2PO4 → NH3 + H3PO4
Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
Видеоопыт разложения нитрита аммония можно посмотреть здесь.
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O
Разложение перманганата калия
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Разложение хлората и перхлората калия
Хлорат калия при нагревании разлагается до перхлората и хлорида:
4KClO3 → 3KClO4 + KCl
При нагревании в присутствии катализатора (оксид марганца (IV)) образуется хлорид калия и кислород:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Перхлорат калия при нагревании разлагается до хлорида и кислорода:
KClO4 → KCl + 2O2
Разложение веществ
Материал по химии
- Реакции разложения солей
- Разложение нитратов
- Особые реакции разложения нитратов
- Разложение солей аммония
- Разложение карбонатов
- Разложение гидрокарбонатов
- Разложение гидросульфитов
- Разложение сульфитов
- Разложение сульфатов
- Уравнения реакций разложения комплексных солей
- Реакция разложения дихромата калия и перманганата калия
- Разложение бертолетовой соли
- Разложение гидроксидов
- Разложение органических веществ
- Разложение кислот
Реакции разложения солей
Термическому разложению подвергаются многие соли – карбонаты, нитраты, нитриты, сульфаты, кислые, основные и комплексные соли. Рассмотрим наиболее популярные уравнения разложения солей. Разложение солей часто встречается в ЕГЭ по химии в линии заданий 31, это задание считается одним из самых сложных заданий экзамена.
Разложение нитратов
При установлении продуктов термического разложения нитратов удобно пользоваться рядом активности металлов, однако к нему следует добавить некоторые уточнения: литий и магний, обычно относятся к активным металлам, но разложение нитратов этих двух металлов происходит как у металлов средней активности. Медь относится к неактивным металлам, но разложение нитрата меди II идёт как разложение нитрата металла средней активности. Данные реакции являются весьма популярными в химии. На ЕГЭ задачи по разложению нитратов встречаются в заданиях линии 7 и 31.
Уравнения разложения нитратов активных металлов (кроме лития и магния):
- 2KNO3 → 2KNO2 + O2↑ ‒ разложение нитрата калия
- 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2↑ ‒ разложение нитрата натрия
- 2CsNO3 → 2CsNO2 + O2↑ ‒ разложение нитрата цезия
- 2RbNO3 → 2RbNO2 + O2↑ ‒ разложение нитрата рубидия
- Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2↑ ‒ разложение нитрата кальция
- Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2 + O2↑ ‒ разложение нитрата бария
- Sr(NO3)2 → Sr(NO2)2 + O2↑ ‒ разложение нитрата стронция
Уравнения разложения нитратов металлов средней активности, нитрата лития и нитрата меди II:
- 4LiNO3 → 2Li2O + 4NO2↑ + O2↑ ‒ разложение нитрата лития
- 2Mg(NO3)2 → 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ ‒ разложение нитрата магния
- 2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2↑ + O2↑ ‒ разложение нитрата цинка
- 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑ ‒ разложение нитрата меди II
- 4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑ ‒ разложение нитрата алюминия
- 4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑ ‒ разложение нитрата железа III
- 4Cr(NO3)3 → 2Cr2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑ ‒ разложение нитрата хрома III
Во всех приведенных реакциях степень окисления металла не изменяется. Это характерно для нитратов, содержащих металл в высшей или наиболее устойчивой степени окисления. Если же нитрат образован переходным металлом в низшей степени окисления, то при разложении этого нитрата происходит окисление еще и металла.
Особые реакции разложения нитратов
Разложение нитрата железа II:
- 4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑
В данной реакции два восстановителя – железа поднимает степень окисления с +2 до +3, кислород с ‒2 до 0. Окислитель – азот +5.
Аналогично идет реакция термического разложения нитрата хрома II:
- 4Cr(NO3)2 → 2Cr2O3 + 8NO2↑ + O2↑
Разложение нитрата марганца II идет иначе, так как для марганца следующей после +2 устойчивой степенью окисления является не +3, а +4:
- Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO2↑
Обратите внимание на то, что кислород в этой реакции не выделяется!
Задание в формате ЕГЭ с ответом:
Установите соответствие между названием вещества и продуктами его разложения: к каждой позиции, обозначенной буквой подберите позицию, обозначенную цифрой.
- нитрат железа II
- нитрат меди II
- нитрат ртути II
- нитрат магния
- нитрат калия
- нитрат серебра
- MeNO2 + O2
- MeO + NO2 + O2
- Me + NO2 + O2
- Me2O3 + NO2 + O2
Пример задания из КИМ ЕГЭ:
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами его разложения: к каждой позиции, обозначенной буквой подберите позицию, обозначенную цифрой.
- LiNO3
- Cu(NO3)2
- RbNO2
- Zn(NO3)2
- Hg(NO3)2
- Al(NO2)3
- MeNO2 + O2
- MeO + NO2 + O2
- Me + NO2 + O2
- Me2O + NO2 + O2
- Me2O3 + NO2 + O2
Разложение нитрата аммония будет рассмотрено ниже, в реакциях разложения солей аммония.
Разложение солей аммония
При разложении солей аммония чаще всего образуется аммиак, исключения составляют соли, в которых анион проявляет окислительные свойства. Например, хлорид, бромид, йодид, сульфиды, карбонаты и фосфаты разлагаются без изменения степеней окисления (без ОВР). Процессы идут при нагревании:
- NH4Cl → NH3↑ + HCl↑ ‒ разложение хлорида аммония
- NH4Br → NH3↑ + HBr↑ ‒ разложение бромида аммония
- NH4I → NH3↑ + HI↑ ‒ разложение йодида аммония
- (NH4)2S → 2NH3↑ + H2S↑ ‒ разложение сульфида аммония
- NH4HS → NH3↑ + H2S↑ ‒ разложение гидросульфида аммония
- (NH4)3PO4 → 3NH3↑ + H3PO4 ‒ разложение фосфата аммония
- (NH4)2HPO4 → 2NH3↑ + H3PO4 ‒ разложение гидрофосфата аммония
- NH4H2PO4 → NH3↑ + H3PO4 ‒ разложение дигидрофосфата аммония
- (NH4)2CO3 → 2NH3↑ + CO2↑ + H2O↑ ‒ разложение карбоната аммония
- NH4HCO3 → NH3↑ + CO2↑ + H2O↑ ‒ разложение гидрокарбоната аммония
Разложение солей аммония с изменением степени окисления:
Разложение нитрита и нитрата аммония легко запомнить вместе, отнимите от этих солей всю воду и получите нужный продукт:
- NH4NO3 → 2H2O + N2O ‒ разложение нитрата аммония
- NH4NO2 → 2H2O + N2 ‒ разложение нитрита аммония
Задание по образцу ФИПИ:
Задана следующая схема превращений веществ. Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y. В ответ запишите соответствующую последовательность цифр без пробелов и дополнительных знаков, сначала вещество Х, затем вещество Y.
- NH3
- NO
- NH4NO3
- N2
- N2O
Азот окисляется до NO
Удобно запоминать вместе и разложение дихромата и перманганата аммония, так как образуются сходные продукты – азот, оксид и соль:
- (NH4)2Cr2O7 → N2↑ + Cr2O3 + 4H2O↑ ‒ разложение дихромата аммония
- 2NH4MnO4 → N2↑ + 2MnO2 + 4H2O↑ ‒ разложение перманганата аммония
Попробуйте решить задание ЕГЭ:
Установите соответствие между названием вещества и продуктами его разложения: к каждой позиции, обозначенной буквой подберите позицию, обозначенную цифрой.
- нитрит аммония
- нитрат аммония
- дихромат аммония
- хлорид аммония
- N2 + Cr2O3 + H2O
- NH3 + Cl2 + H2
- N2 + H2O
- NO2 + Cr2O3 + H2O
- NH3 + HCl
- N2O + H2O
Разложение карбонатов
Реакции разложения карбонатов также происходит при нагревании. Карбонаты щелочных металлов (IА-группа), кроме карбоната лития, не разлагаются. Большинство других карбонатов разлагаются до оксидов, карбонат серебра и карбонат ртути разлагаются с выделением свободного металла.
- Li2CO3 → Li2O + CO2↑ ‒ разложение карбоната лития
- MgCO3 → MgO + CO2↑ ‒ разложение карбоната магния
- CaCO3 → CaO + CO2↑ ‒ разложение карбоната кальция
- CuCO3 → CuO + CO2↑ ‒ разложение карбоната меди II
- 2HgCO3 → 2Hg + 2CO2↑ + O2↑ ‒ разложение карбоната ртути II
- 2Ag2CO3 → 4Ag + 2CO2↑ + O2↑ ‒ разложение карбоната серебра
Какие из перечисленных карбонатов разлагаются?
- Na2CO2
- MgCO3
- CaCO3
- K2CO3
- Cs2CO3
- CuCO3
При разложении каких карбонатов образуется оксид металла?
- Na2CO3
- HgCO3
- Li2CO3
- CaCO3
- Ag2CO3
- FeCO3
Разложение гидрокарбонатов
Гидрокарбонаты разлагаются до соответствующих карбонатов:
- 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O↑ ‒ разложение гидрокарбоната натрия
- Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2↑ + H2O↑ ‒ разложение гидрокарбоната кальция
При длительном нагревании происходит более глубокое разложение (это не качается гидрокарбонатов щелочных металлов, они в любом случае остаются карбонатами).
Например, в некоторых задачах может встретиться следующая фраза «гидрокарбонат нагревали до постоянной массы» или «смесь гидрокарбоната и карбоната нагревали до постоянной массы», какие реакции следует указать?
Если нагревают гидрокарбонат щелочного металла, то реакция одна:
- 2KHCO3 → K2CO3 + CO2↑ + H2O↑
Если нагревают другие гидрокарбонаты, то нужно писать две реакции:
- Ba(HCO3)2 → BaCO3 + CO2↑ + H2O↑ ‒ нагревание
- BaCO3 → BaO + CO2↑ ‒ при продолжении нагревания
Разложение гидросульфитов
Идет сходным с разложением гидрокарбонатов образом, при термическом размножении этих солеи образуются сульфиты и выделяется газ:
- 2KHSO3 → K2SO3 + SO2↑ + H2O↑ ‒ разложение гидросульфита калия
- Ba(HSO3)2 → BaSO3 + SO2↑ + H2O↑ ‒ разложение гидросульфита бария
Разложение сульфитов
В отличие от реакция термического разложения карбонатов, большинство сульфитов разлагаются при нагревании со сменой степени окисления (происходит реакция самоокисления-самовосстановления или диспропорционирования). При нагревании сульфита образуется смесь сульфидов и сульфатов:
- 4Na2SO3 → 3Na2SO4 + Na2S ‒ термическое разложение сульфита натрия
- 4CaSO3 → 3CaSO4 + CaS ‒ термическое разложение сульфита кальция
Разложение сульфатов
Сульфаты щелочных металлов не разлагаются при нагревании. Сульфаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла, сульфаты остальных металлов разлагаются до оксида металла, сернистого газа и кислорода.
Уравнения реакция разложения сульфатов:
- 2CaSO4 → 2CaO + 2SO2↑ + O2↑ ‒ реакция разложения сульфата кальция
- Ag2SO4 → 2Ag + 2SO2↑ + O2↑ ‒ реакция разложения сульфата серебра
Уравнения реакций разложения комплексных солей
При нагревании комплексные соли теряют воду, превращаясь в средние соли, степени окисления при этом не изменяются:
- Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2H2O↑ ‒ разложение тетрагидроксоалюмината натрия
- K2[Zn(OH)4] → K2ZnO2 + 2H2O↑ ‒ разложение тетрагидроксоцинката калия
- Ca[Be(OH)4] → CaBeO2 + 2H2O↑ ‒ разложение тетрагидроксобериллата кальция
- Ba[Al(OH)4]2 → Ba(AlO2)2 + 4H2O↑ ‒ разложение тетрагидроксоалюмината бария
Реакция разложения дихромата калия и перманганата калия
На ЕГЭ по химии реакции разложения дихромата калия и перманганата калия часто встречаются в заданиях линии 29 и 31.Эти две реакции похожи, поэтому их удобно запоминать сразу парой:
- 4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2↑ ‒ уравнение термического разложения дихромата калия
- 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑ ‒ уравнение термического разложение перманганата калия
Разложение бертолетовой соли
Бертолетова соль или хлорат калия разлагается на разные продукты в зависимости от условий. При нагревании до 150-300ºС в присутствие катализатора образуется хлорид калия и кислород:
- 2KClO3 → 2KCl + 3O2↑
Сходным образом разлагается перхлорат калия:
- KClO4 → KCl + 2O2↑
При температуре 400ºС бертолетова соль разлагается на перхлорат калия и хлорид калия:
- 4KClO3 → 3KClO4 + KCl
Флэш-карточки с разложением солей. Перед Вами лицевая сторона карточки с формулой соли, попробуйте вспомнить основные продукты разложения этой соли и нажмите на карточку, чтобы проверить реакцию:
-
-
-
KClO3 (400 градусов)
KClO4 + KCl
-
-
K2Cr2O7
K2CrO4 + Cr2O3 + O2
-
-
-
-
(NH4)2Cr2O7
N2 + Cr2O3 + H2O
-
Разложение гидроксидов
Еще одна популярная тема в разложении веществ – термическое разложение гидроксидов. Большинство нерастворимых гидроксидов неустойчивы, разлагаются на оксид и воду. При этом степень окисления металла не меняется. Растворимые гидроксиды (щелочи) не разлагаются, за исключением неустойчивого гидроксида аммония (который не является щелочью).
- 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O ‒ разложение гидроксида алюминия
- Zn(OH)2 → ZnO + H2O ‒ разложение гидроксида цинка
- Cu(OH)2 → CuO + H2O ‒ разложение гидроксида меди II
- 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O ‒ разложение гидроксида железа III
- NH4OH → NH3↑ + H2O или NH3·H2O → NH3↑ + H2O ‒ разложение гидроксида аммония
Разложение органических веществ
Сходным образом происходит и разложение органических веществ – гидроксидов метиламмония, диметиламмония, триметиламмония и некоторых других.
- [CH3-NH3]OH → CH3-NH2↑ + H2O ‒ разложение гидроксида метиламмония
- [(CH3)2-NH2]OH → (CH3)2-NH↑ + H2O ‒ разложение гидроксида диметиламмония
- [(CH3)3-NH]OH → (CH3)3-N↑ + H2O ‒ разложение гидроксида триметиламмония
Разложение кислот
Неустойчивыми кислотами являются угольная, сернистая кислота и азотистая кислота, они разлагаются даже при небольшом нагревании:
- H2CO3 → CO2↑ + H2O ‒ разложение угольной кислоты
- H2SO3 → SO2↑ + H2O ‒ разложение сернистой кислоты
- 2HNO2 → NO↑ + NO2↑ + H2O ‒ разложение азотистой кислоты без нагревания
- 3HNO2 → HNO3 + 2NO↑ + H2O – разложение азотистой кислоты при нагревании
Разложение остальных кислот требует нагревания:
- 4HNO3 → 4NO2 + O2↑ + 2H2O ‒ разложение азотной кислоты
- H2SiO3 → SiO2 + H2O – разложение кремниевой кислоты
2.7. Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных (на примере соединений алюминия и цинка).
Химические свойства средних солей
Взаимодействие средних солей с металлами
Реакция соли с металлом протекает в том случае, если исходный свободный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать о том, какой металл более активен, можно, воспользовавшись электрохимическим рядом напряжений металлов.
Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, поскольку является более активным, чем медь (левее в ряду активности):
В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, поскольку оно менее активно, чем цинк:
Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные, при их добавлении к водным растворам солей будут прежде всего реагировать не с солью, а входящей в состав растворов водой.
Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов
Оговоримся, что под гидроксидами металлов в данном случае понимаются соединения вида Me(OH)x.
Для того чтобы средняя соль реагировала с гидроксидом металла, должны одновременно (!) выполняться два требования:
- в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
- исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.
Рассмотрим пару случаев, для того чтобы усвоить данное правило.
Определим, какие из реакций ниже протекают, и напишем уравнения протекающих реакций:
- 1) PbS + KOH
- 2) FeCl3 + NaOH
Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», обозначив таким образом, что пока не известно, протекает ли реакция на самом деле:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, судя по таблице растворимости, нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако, вывод о том, что реакция протекает, пока сделать нельзя, так как мы не проверили удовлетворение еще одного обязательного требования – растворимости исходных соли и гидроксида. Сульфид свинца – нерастворимая соль, а значит реакция не протекает, так как не выполняется одно из обязательных требований для протекания реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:
Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа (III) и гидроксидом калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», как и в первом случае:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако сделать вывод о протекании реакции пока еще нельзя. Для этого надо еще убедиться в растворимости исходных соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, значит мы можем сделать вывод о том, что реакция протекает. Запишем ее уравнение:
Реакции средних солей с кислотами
Средняя соль реагирует с кислотой в том случае, если образуется осадок или слабая кислота.
Распознать осадок среди предполагаемых продуктов практически всегда можно по таблице растворимости. Так, например, серная кислота реагирует с нитратом бария, поскольку в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария:
Распознать слабую кислоту по таблице растворимости нельзя, поскольку многие слабые кислоты растворимы в воде. Поэтому список слабых кислот следует выучить. К слабым кислотам относят H2S, H2CO3, H2SO3, HF, HNO2, H2SiO3 и все органические кислоты.
Так, например, соляная кислота реагирует с ацетатом натрия, поскольку образуется слабая органическая кислота (уксусная):
Следует отметить, что сероводород H2S является не только слабой кислотой, но и плохо растворим в воде, в связи с чем выделяется из нее в виде газа (с запахом тухлых яиц):
Кроме того, обязательно следует запомнить, что слабые кислоты — угольная и сернистая — являются неустойчивыми и практически сразу же после образования разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду:
Выше было сказано, что реакция соли с кислотой идет в том случае, если образуется осадок или слабая кислота. Т.е. если нет осадка и в предполагаемых продуктах присутствует сильная кислота, то реакция не пойдет. Однако есть случай, формально не попадающий под это правило, когда концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород при действии на твердые хлориды:
Однако, если брать не концентрированную серную кислоту и твердый хлорид натрия, а растворы этих веществ, то реакция действительно не пойдет:
Реакции средних солей с другими средними солями
Реакция между средними солями протекает в том случае, если одновременно (!) выполняются два требования:
- исходные соли растворимы;
- в предполагаемых продуктах есть осадок или газ.
Например, сульфат бария не реагирует с карбонатом калия, поскольку несмотря на то что в предполагаемых продуктах есть осадок (карбонат бария), не выполняется требование растворимости исходных солей.
В то же время хлорид бария реагирует с карбонатом калия в растворе, поскольку обе исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок:
Газ при взаимодействии солей образуется в единственном случае – если смешивать при нагревании раствор любого нитрита с раствором любой соли аммония:
Причина образования газа (азота) заключается в том, что в растворе одновременно находятся катионы NH4+ и анионы NO2— , образующие термически неустойчивый нитрит аммония, разлагающийся в соответствии с уравнением:
Реакции термического разложения солей
Разложение карбонатов
Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и разлагаются при нагревании. Карбонаты металлов разлагаются до оксида металла и углекислого газа:
а карбонат аммония дает три продукта – аммиак, углекислый газ и воду:
Разложение нитратов
Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, при этом тип разложения зависит от положения металла в ряду активности. Схема разложения нитратов металлов представлена на следующей иллюстрации:
Так, например, в соответствии с этой схемой уравнения разложения нитрата натрия, нитрата алюминия и нитрата ртути записываются следующим образом:
Также следует отметить специфику разложения нитрата аммония и нитрата железа (II):
Реакция разложения нитрата железа (II) снова стала встречаться в ЕГЭ по химии. В заданиях фигурирует формулировка о его разложении в токе воздуха, однако, что в токе воздуха, что без него, уравнение будет одинаковым. Писать оксид FeO при разложении нитрата железа (II) будет ошибкой.
Разложение солей аммония
Термическое разложение солей аммония чаще всего сопровождается образованием аммиака:
В случае, если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например, молекулярный азот N2 или оксид азота (I):
Разложение хлората калия
Реакция разложения хлората калия может протекать по-разному. В присутствии катализатора (как правило MnO2), реакция приводит к образованию хлорида калия и кислорода:
Без катализатора, реакция будет протекать по типу диспропорционирования:
Химические свойства кислых солей
Отношение кислых солей к щелочам и кислотам
Кислые соли реагируют с щелочами. При этом, если щелочь содержит тот же металл, что и кислая соль, то образуются средние соли:
Также, если в кислотном остатке кислой соли осталось два или более подвижных атомов водорода, как, например, в дигидрофосфате натрия, то возможно образование как средней:
так и другой кислой соли с меньшим числом атомов водорода в кислотном остатке:
Важно отметить, что кислые соли реагируют с любыми щелочами, в том числе и теми, которые образованы другим металлом. Например:
Кислые соли, образованные слабыми кислотами, реагируют с сильными кислотами аналогично соответствующим средним солям:
Более подробно, с разбором алгоритмов составления уравнений, взаимодействие кислых солей (в частности, гидрокарбонатов, дигидрофосфатов и гидрофосфатов) со щелочами рассмотрено в данной публикации.
Термическое разложение кислых солей
Все кислые соли при нагревании разлагаются. В рамках программы ЕГЭ по химии из реакций разложения кислых солей следует усвоить, как разлагаются гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты металлов разлагаются уже при температуре более 60 оС. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода:
Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрических чайниках, стиральных машинах и т.д.
Гидрокарбонат аммония разлагается без твердого остатка с образованием двух газов и паров воды:
Химические свойства основных солей
Основные соли всегда реагируют со всеми сильными кислотами. При этом могут образоваться средние соли, если использовались кислота с тем же кислотным остатком, что и в основной соли, или смешанные соли, если кислотный остаток в основной соли отличается от кислотного остатка реагирующей с ней кислоты:
Также для основных солей характерны реакции разложения при нагревании, например:
Химические свойства комплексных солей (на примере соединений алюминия и цинка)
В рамках программы ЕГЭ по химии следует усвоить химические свойства таких комплексных соединений алюминия и цинка, как тетрагидроксоалюминаты и третрагидроксоцинкаты.
Тетрагидроксоалюминатами и тетрагидроксоцинкатами называют соли, анионы которых имеют формулы [Al(OH)4]— и [Zn(OH)4]2- соответственно. Рассмотрим химические свойства таких соединений на примере солей натрия:
Данные соединения, как и другие растворимые комплексные, хорошо диссоциируют, при этом практически все комплексные ионы (в квадратных скобках) остаются целыми и не диссоциируют дальше:
Действие избытка сильной кислоты на данные соединения приводит к образованию двух солей:
![Na[Al(OH)4] + 4HCl → NaCl + AlCl3 + 4H2O](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/NaAlOH4-plus-4HCl.svg){kind=small}
При действии же на них недостатка сильных кислот в новую соль переходит только активный металл. Алюминий и цинк в составе гидроксидов выпадают в осадок:
![Na[Al(OH)4] + HCl → NaCl + Al(OH)3↓ + H2O](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/NaAlOH4-plus-HCl.svg){kind=small}
Осаждение гидроксидов алюминия и цинка сильными кислотами не является удачным выбором, поскольку сложно добавить строго необходимое для этого количество сильной кислоты, не растворив при этом часть осадка. По этой причине для этого используют углекислый газ, обладающий очень слабыми кислотными свойствами и благодаря этому не способный растворить осадок гидроксида:
![Na[Al(OH)4] + CO2 → NaHCO3 + Al(OH)3↓](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/NaAlOH4-plus-CO2.svg){kind=small}
![Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 → 2NaHCO3 + Zn(OH)2↓](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/Na2ZnOH4-plus-2CO2.svg){kind=small}
В случае тетрагидроксоалюмината осаждение гидроксида также можно проводить, используя диоксид серы и сероводород:
![Na[Al(OH)4] + SO2 → NaHSO3 + Al(OH)3↓](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/NaAlOH4-plus-SO2-1.svg){kind=small}
В случае тетрагидроксоцинката осаждение сероводородом невозможно, поскольку в осадок вместо гидроксида цинка выпадает его сульфид:
При упаривании растворов тетрагидроксоцинката и тетрагидроксоалюмината с последующим прокаливанием данные соединения переходят соответственно в цинкат и алюминат:
![Na2[Zn(OH)4] → Na2ZnO2 + 2H2O](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/razlozhenie-tetragidroksocinkata.svg){kind=small}
![Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2H2O](https://scienceforyou.ru/wp-content/uploads/2017/07/razlozhenie-tetragidroksoaluminata.svg){kind=small}
1. Металл + кислота = соль + водород
2. Металл + соль= соль + металл
3. Металл (амфотерный) + щелочь (сплавление) = соль + водород
4. Основной оксид + кислота = соль + вода
5. Основный оксид + кислотный оксид = соль
6. Кислотный оксид + основание = соль + вода
7. Кислотный оксид + соль более летучей кислоты = соль + летучий оксид
8. Амфотерный оксид + карбонаты щелочных металлов = соль + газ
9. Гидриды металлов разлагаются кислотами = соль + водород:
10. Щёлочь + кислота = соль + Н₂О (реакция нейтрализации)
11. Соль с кислотными оксидами = кислые и средние соли (избыток щелочи → средняя, избыток оксида → кислая)
12. Щелочь с растворами средних солей = соль + основание
13. Щелочь с кислыми солями = средняя соль.
14. Щелочь с амфотерными оксидами и гидроксидами = средняя соль (сплавление)+ H2O
15. Щелочь с амфотерными металлами (кроме Fe и Cr) = средняя соль + H2↑ (сплавление)
16. Щелочь с неметаллами = соль + H2↑, с серой и галогенами – 2 соли (кислородсодержащая + бескислородная + H2O (не реагируют N2, C, O2, инертные газы)
17. Взаимодействие кислот с растворами солей →соль + кислота (образуется осадок или газ)
18. Соль1 + соль2 = соль3 + соль4
19. Кислые соли с металлами, стоящими левее атома водорода = средние соли + водород
20. Кислые соли с основными оксидами = средняя соль + вода
21.Кислые соли с основаниями = средняя соль + вода
22. Кислые соли с кислотами = кислота более слабая или летучая + соль (обычно берут сухую соль и действуют на нее концентрированной кислотой):
23. Разложение кислых солей = средняя соль + вода + оксид
24. Основные соли, образованные сильными кислотами, при добавлении соответствующего кислотного гидроксида переходят в средние
содержат кислые кислотные остатки (с водородом) HCO3‑, Н2РO42‑, HPO42‑ и др.
NaHSO4- гидросульфат натрия
Ва(Н2РO4)2 – дигидрофосфат бария
1. ДИССОЦИАЦИЯ КИСЛЫХ СОЛЕЙ
Почти все кислые соли хорошо растворимы в воде, диссоциируют нацело
КHSO4 → К⁺ + HSO4¯
Образующиеся кислые анионы, в свою очередь, обратимо диссоциируют:
HSO4¯ ↔ H⁺ + SO4²¯
2. РЕАГИРУЮТ С МЕТАЛЛАМИ (стоящими левее водорода) = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДОРОД
2KНSO4 + Mg = H2 + MgSO4 + K2SO4
3. РЕАГИРУЮТ С ОСНОВНЫМИ ОКСИДАМИ = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДА
2KHSO4 + MgO = H2O + MgSO4 + K2SO4,
2NaHCO3 + CuO = H2O + CuCO3 + Na2CO3
4. РЕАГИРУЮТ С ЩЕЛОЧАМИ = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДА
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + Н2O
Pb(HSO4)2 + Pb(OH)2 = 2PbSO4↓ + 2H2O
5. РЕАГИРУЮТ С КИСЛОТАМИ, если в результате реакции образуется кислота более слабая или летучая (обычно берут сухую соль и действуют на нее концентрированной кислотой):
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑
5. С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода:
2KHSO4 + MgCO3 = H2O + CO2↑ + K2SO4 + MgSO4,
2KHSO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + K2SO4 + 2HCl.
2NaHCO3 + BaCl2 = BaCO3↓ + Na2CO3 + 2HCl
6. НЕКОТОРЫЕ КИСЛЫЕ СОЛИ ПРИ НАГРЕВАНИИ РАЗЛАГАЮТСЯ
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
2NaHCO3 = CO2↑ + H2O + Na2CO3
СОЛИ МЕТАЛЛОВ I ГРУППЫ А
Все соли растворимы, за исключением фторида, фосфата и силиката (LiF, Li3PO4, Li2SiO3)
СОЛИ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ
Жесткость воды и способы еѐ устранения.
ВРЕМЕННАЯ
Вызывается наличием катионов кальция и магния и гидрокарбонат-анионов.
Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2.
Для удаления используют кипячение, добавление извести, соды:
Ca(HCO3)2 = СаСО3↓ + СО2↑ + Н2О
Са(ОН)2 + Ca(HCO3)2 =2СаСО3↓ + 2Н2О
Na2CO3 + Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + 2NaHCO3
ПОСТОЯННАЯ
Вызывается наличием катионов кальция и магния и сульфат и хлорид-ионов.
MgCl2, CaCl2, CaSO4, MgSO4
Для удаления используют ионный обмен, добавление соды:
СаСl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
СОЛИ МЕДИ
МАЛАХИТ Cu2(OH)2CO3.
Разложение малахита:
Cu2(OH)2CO3 = 2CuO + CO2↑ + H2O
СОЛИ ЖЕЛЕЗА II
Соли железа (II) обесцвечивают растворы перманганата калия и бромную воду.
10Fe SO4+ 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + 8H2O
2FeSO4 + Br2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2HBr
СОЛИ ЖЕЛЕЗА III
Соли железа (III) проявляют свойства окислителей
2FeCl₃+ Cu → FeCl₂ + CuCl₂
2FeCl₃+ 2NaI → 2FeCl₂ + I₂
СОЛИ АММОНИЯ
1. Разложение при нагревании.
разложение без ОВР → с выделением аммиака (хлорид, карбонат, фосфат, сульфат).
NH4Cl ⇄NH3 + HCl
NH4HCO3 =NH3 + Н2O + CO2
b) окислительно-востановительное разложение (нитрат, нитрит, дихромат).
NH4NO3 = N2O + 2Н2O
NH4NO2 = N2 + 2Н2O
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4Н2O
НИТРАТЫ РАЗЛОЖЕНИЕ
1.Нитраты щелочных металлов → нитрит + О2↑ :
2КNО3 = 2КNО2 + О2↑.
2.Нитраты от щелочноземельных металлов до меди включительно → оксид металла + NО2 + O2↑ :
2Сu(NО3)2 = 2СuО + 4NО2 + O2↑,
3.Нитраты наиболее тяжелых металлов (после Cu ) → свободный металл + NО2 + О2↑:
Hg(NО3)2 = Нg + 2NО2 + О2↑,
4. Нитрат аммония:
NН4NО3 = N2О + 2Н2O.
СОЛИ ХРОМА (II)
Все соли хрома (II) – сильные восстановители, в растворах окисляются кислородом воздуха:
4CrCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2O
Бывают трех видов:
соли хрома (III) (CrCl₃)
хромиты NaCrO₂
гидроксокомплексы K₃[Cr(OH)₆].
СОЛИ ХРОМА (III):
1. Проявляют восстановительные свойства, переходя в Cr⁺⁶.
Cr₂(SO₄)₃ +3H₂O + 10NaOH = Na₂CrO₄ + 3Na₂SO₄ + H₂O
2CrCl₃+ 3Cl₂ +16NaOH = 2Na₂CrO₄ + 12NaCl + 8H₂O
10CrCl₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ + 11H₂O = 5H₂Cr₂O₇ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 30HCl
2. Сильные восстановители →Cr⁺².
CrCl₃+ 3H°(Zn + HCl) = CrCl₂ + HCl
3. Взаимный гидролиз (в гидролизе):
при смешивании растворов солей хрома (III) с растворами сульфидов, сульфитов, карбонатов происходит выпадение осадка гидроксида хрома (III) и выделение газа:
2CrCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3H₂S↑ + 6NaCl
Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой — разрушаются.
недостаток кислоты → основание
NaCrO₂ + HCl + H₂O = Cr(OH)₃ + NaCl ;
избыток кислоты → средняя соль
NaCrO₂ + 4HCl = CrCl₃ + NaCl + 2H₂O.
ТЕТРАГИДРОКСОХРОМАТЫ
Разлагаются при нагревании
Na₃[(Cr(OH)₆](конц.) = Cr(OH)₃↓ + 3NaOH (кипячение)
2. Разлагаются при взаимодействии с кислотами и кислотными оксидами
Na₃[(Cr(OH)₆] + 3HCl (разб, нед.) = Cr(OH)₃↓ + 3NaCl + 3H₂O
Na₃[(Cr(OH)₆] + 6HCl (конц, изб.) = CrCl ₃↓ + 3NaCl + 6H₂O
K₃[(Cr(OH)₆](р-р) + 3SO₂ = Cr(OH)₃↓ + 3KHSO₃
3. Подвергаются гидролизу
Na₃[(Cr(OH)₆](р-р) + FeCl₃ (р-р) = Cr(OH)₃↓ + 3Fe(OH)₃↓ + 3 NaCl
4. Окисляются сильными окислителями до хроматов
2Na₃[(Cr(OH)₆] + 3Cl₂ + 4NaOH (конц.) = 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8H₂O
Na₃[(Cr(OH)₆] + NaBrO (конц.) = 2Na₂CrO₄ + NaBr + 2NaOH + 5H₂O
2K₃[(Cr(OH)₆](р-р) + 3H₂O₂ = 2K₂CrO₄ + NaBr + 2KOH + 8H₂O
ХРОМАТЫ И ДИХРОМАТЫ
ХРОМАТЫ – CrO₄²⁻ (желтого цвета)
ДИХРОМАТЫ — Cr₂O7²⁻ (оранжевого цвета)
Хроматы устойчивы в щелочной среде, а дихроматы – в кислой, сильные окислители.
1. Хроматы и дихроматы (бихроматы) восстанавливаются до Сr+3; хроматы более слабые окислители, чем дихроматы.
2K2CrO4 + 16НС1(конц) = 2СrС13 + 3Cl₂+ 4KC1 + 8H2O
2K2CrO4 + 3H₂S(г) + 2H2O(гор) = 2Cr(OH)3↓+ 3S↓+ 4KOH
Дихроматы реагируют со многими веществами по индивидуальному механизму.
K2Cr2O7 + H2SO4(конц) = 2CrO3 + K2SO4 + H2O.
K2Cr2O7 + 2NaOH → K2CrO4 + Na 2CrO4 + H2O
K2Cr2О7 + 3H₂S + 2H2O = 2Cr(OH)3↓+ 3S↓+ 2KOH
K2Cr2О7 + 3KNО2 + 4H2SО4(разб) = Cr2(SО4)3 +3KNО3 + K2SО4 + 4H2О
K2Cr2О7 + 4A1 = 2Cr + 2KA1О2 + A12О3
K2Cr2О7 + S = Cr2О3 + K2SО4
4. Хроматы и дихроматы разлагаются при нагревании
4К2Сr2О7 = 4K2CrО4 + 2Cr2О3 + 3О₂↑
(NH4)2Cr2О7 = N2↑+ Cr2О3 + 4H2О
ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ KMnO4
тѐмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде.
1. При нагревании разлагается с выделением кислорода:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2. При стоянии в растворе постепенно распадается:
4KMnO4 + 2H2O =4MnO2 + 4KOH + 3O2↑
Химические свойства средних солей
Взаимодействие средних солей с металлами
Реакция соли с металлом протекает в том случае, если исходный свободный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать о том, какой металл более активен, можно, воспользовавшись электрохимическим рядом напряжений металлов.
Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, поскольку является более активным, чем медь (левее в ряду активности):
В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, поскольку оно менее активно, чем цинк:
Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные, при их добавлении к водным растворам солей будут прежде всего реагировать не с солью, а входящей в состав растворов водой.
Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов
Оговоримся, что под гидроксидами металлов в данном случае понимаются соединения вида Me(OH)x.
Для того чтобы средняя соль реагировала с гидроксидом металла, должны одновременно (!) выполняться два требования:
- в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
- исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.
Рассмотрим пару случаев, для того чтобы усвоить данное правило.
Определим, какие из реакций ниже протекают, и напишем уравнения протекающих реакций:
- 1) PbS + KOH
- 2) FeCl3 + NaOH
Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», обозначив таким образом, что пока не известно, протекает ли реакция на самом деле:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, судя по таблице растворимости, нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако, вывод о том, что реакция протекает, пока сделать нельзя, так как мы не проверили удовлетворение еще одного обязательного требования – растворимости исходных соли и гидроксида. Сульфид свинца – нерастворимая соль, а значит реакция не протекает, так как не выполняется одно из обязательных требований для протекания реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:
Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа (III) и гидроксидом калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», как и в первом случае:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако сделать вывод о протекании реакции пока еще нельзя. Для этого надо еще убедиться в растворимости исходных соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, значит мы можем сделать вывод о том, что реакция протекает. Запишем ее уравнение:
Реакции средних солей с кислотами
Средняя соль реагирует с кислотой в том случае, если образуется осадок или слабая кислота.
Распознать осадок среди предполагаемых продуктов практически всегда можно по таблице растворимости. Так, например, серная кислота реагирует с нитратом бария, поскольку в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария:
Распознать слабую кислоту по таблице растворимости нельзя, поскольку многие слабые кислоты растворимы в воде. Поэтому список слабых кислот следует выучить. К слабым кислотам относят H2S, H2CO3, H2SO3, HF, HNO2, H2SiO3 и все органические кислоты.
Так, например, соляная кислота реагирует с ацетатом натрия, поскольку образуется слабая органическая кислота (уксусная):
Следует отметить, что сероводород H2S является не только слабой кислотой, но и плохо растворим в воде, в связи с чем выделяется из нее в виде газа (с запахом тухлых яиц):
Кроме того, обязательно следует запомнить, что слабые кислоты — угольная и сернистая — являются неустойчивыми и практически сразу же после образования разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду:
Выше было сказано, что реакция соли с кислотой идет в том случае, если образуется осадок или слабая кислота. Т.е. если нет осадка и в предполагаемых продуктах присутствует сильная кислота, то реакция не пойдет. Однако есть случай, формально не попадающий под это правило, когда концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород при действии на твердые хлориды:
Однако, если брать не концентрированную серную кислоту и твердый хлорид натрия, а растворы этих веществ, то реакция действительно не пойдет:
Реакции средних солей с другими средними солями
Реакция между средними солями протекает в том случае, если одновременно (!) выполняются два требования:
- исходные соли растворимы;
- в предполагаемых продуктах есть осадок или газ.
Например, сульфат бария не реагирует с карбонатом калия, поскольку несмотря на то что в предполагаемых продуктах есть осадок (карбонат бария), не выполняется требование растворимости исходных солей.
В то же время хлорид бария реагирует с карбонатом калия в растворе, поскольку обе исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок:
Газ при взаимодействии солей образуется в единственном случае – если смешивать при нагревании раствор любого нитрита с раствором любой соли аммония:
Причина образования газа (азота) заключается в том, что в растворе одновременно находятся катионы NH4+ и анионы NO2— , образующие термически неустойчивый нитрит аммония, разлагающийся в соответствии с уравнением:
Реакции термического разложения солей
Разложение карбонатов
Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и разлагаются при нагревании. Карбонаты металлов разлагаются до оксида металла и углекислого газа:
а карбонат аммония дает три продукта – аммиак, углекислый газ и воду:
Разложение нитратов
Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, при этом тип разложения зависит от положения металла в ряду активности. Схема разложения нитратов металлов представлена на следующей иллюстрации:
Так, например, в соответствии с этой схемой уравнения разложения нитрата натрия, нитрата алюминия и нитрата ртути записываются следующим образом:
Также следует отметить специфику разложения нитрата аммония:
Разложение солей аммония
Термическое разложение солей аммония чаще всего сопровождается образованием аммиака:
В случае, если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например, молекулярный азот N2 или оксид азота (I):
Химические свойства кислых солей
Отношение кислых солей к щелочам и кислотам
Кислые соли реагируют с щелочами. При этом, если щелочь содержит тот же металл, что и кислая соль, то образуются средние соли:
Также, если в кислотном остатке кислой соли осталось два или более подвижных атомов водорода, как, например, в дигидрофосфате натрия, то возможно образование как средней:
так и другой кислой соли с меньшим числом атомов водорода в кислотном остатке:
Важно отметить, что кислые соли реагируют с любыми щелочами, в том числе и теми, которые образованы другим металлом. Например:
Кислые соли, образованные слабыми кислотами, реагируют с сильными кислотами аналогично соответствующим средним солям:
Термическое разложение кислых солей
Все кислые соли при нагревании разлагаются. В рамках программы ЕГЭ по химии из реакций разложения кислых солей следует усвоить, как разлагаются гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты металлов разлагаются уже при температуре более 60 оС. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода:
Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрических чайниках, стиральных машинах и т.д.
Гидрокарбонат аммония разлагается без твердого остатка с образованием двух газов и паров воды:
Химические свойства основных солей
Основные соли всегда реагируют со всеми сильными кислотами. При этом могут образоваться средние соли, если использовались кислота с тем же кислотным остатком, что и в основной соли, или смешанные соли, если кислотный остаток в основной соли отличается от кислотного остатка реагирующей с ней кислоты:
Также для основных солей характерны реакции разложения при нагревании, например:
Химические свойства комплексных солей (на примере соединений алюминия и цинка)
В рамках программы ЕГЭ по химии следует усвоить химические свойства таких комплексных соединений алюминия и цинка, как тетрагидроксоалюминаты и третрагидроксоцинкаты.
Тетрагидроксоалюминатами и тетрагидроксоцинкатами называют соли, анионы которых имеют формулы [Al(OH)4]— и [Zn(OH)4]2- соответственно. Рассмотрим химические свойства таких соединений на примере солей натрия:
Данные соединения, как и другие растворимые комплексные, хорошо диссоциируют, при этом практически все комплексные ионы (в квадратных скобках) остаются целыми и не диссоциируют дальше:
Действие избытка сильной кислоты на данные соединения приводит к образованию двух солей:
При действии же на них недостатка сильных кислот в новую соль переходит только активный металл. Алюминий и цинк в составе гидроксидов выпадают в осадок:
Осаждение гидроксидов алюминия и цинка сильными кислотами не является удачным выбором, поскольку сложно добавить строго необходимое для этого количество сильной кислоты, не растворив при этом часть осадка. По этой причине для этого используют углекислый газ, обладающий очень слабыми кислотными свойствами и благодаря этому не способный растворить осадок гидроксида:
В случае тетрагидроксоалюмината осаждение гидроксида также можно проводить, используя диоксид серы и сероводород:
В случае тетрагидроксоцинката осаждение сероводородом невозможно, поскольку в осадок вместо гидроксида цинка выпадает его сульфид:
При упаривании растворов тетрагидроксоцинката и тетрагидроксоалюмината с последующим прокаливанием данные соединения переходят соответственно в цинкат и алюминат:
Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/
Разложение неорганических веществ при нагревании
1.Разложение оксидов.
При нагревании разлагаются оксиды тяжелых металлов:
2Ag2O = 4Ag + O2
2HgO = 2Hg + O2
4CrO3 = 2Cr2O3 + O2
2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2
2.Разложение гидроксидов металлов.
Как правило, при нагревании разлагаются нерастворимые гидроксиды. Исключением является гидроксид лития, он растворим, но при нагревании в твердом виде разлагается на оксид и воду:
2LiOH = Li2O + H2O
Гидроксиды других щелочных металлов при нагревании не разлагаются.
Гидроксиды серебра (I) и меди (I) неустойчивы:
2AgOH = Ag2O + H2O
2CuOH = Cu2O + H2O
Гидроксиды большинства металлов при нагревании разлагаются на оксид и воду.
В инертной атмосфере (в отсутствии кислорода воздуха) гидроксиды хрома (III) марганца (II) и железа (II) распадаются на оксид и воду:
2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O
Mn(OH)2 = MnO + H2O
Fe(OH)2 = FeO + H2O
Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
3.Разложение кислот
При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.
Например, кремниевая кислота:
H2SiO3 = H2O + SiO2
Некоторые кислоты неустойчивы и подвергаются разложению в момент образования. Большая часть молекул сернистой кислоты и угольной кислоты распадаются на оксид и воду в момент образования:
H2SO3 = H2O + SO2↑
H2CO3 = H2O + CO2↑
В ЕГЭ по химии эти кислоты стоит записывать в виде оксида и воды.
Например, при действии водного раствора углекислого газа на карбонат калия в качестве реагента мы указываем не угольную кислоту, а оксид углерода (IV) и воду, но подразумеваем угольную кислоту при этом:
K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3
Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:
2HNO2 = H2O + NO2↑ + NO↑
При нагревании выше 100оС продукты распада несколько отличаются:
3HNO2 = H2O + HNO3↑ + 2NO↑
Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
4.Разложение солей
Разложение хлоридов
Хлориды щелочных, щелочноземельных металлов, магния, цинка, алюминия и хрома при нагревании не разлагаются.
Хлорид серебра (I) разлагается под действием света:
2AgCl → Ag + Cl2
Хлорид аммония при нагревании выше 340оС разлагается:
NH4Cl → NH3 + HCl
Разложение нитратов
Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.
Например, разложение нитрата калия:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500оС:
Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2
Mg(NO3)2 → Mg(NO2)2 + O2
Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2 + O2
Sr(NO3)2 → Sr(NO2)2 + O2
При более сильном нагревании (выше 500оС) нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:
2Ca(NO3)2 → 2CaО + 4NO2 + O2
2Mg(NO3)2 → 2MgО + 4NO2 + O2
2Sr(NO3)2 → 2SrО + 4NO2 + O2
2Ba(NO3)2 → 2BaО + 4NO2 + O2
Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) + нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:
2Cu(NO3)2 → 2CuО + 4NO2 + O2
2Pb(NO3)2 → 2PbО + 4NO2 + O2
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
4LiNO3 → 2Li2O + 4NO2 + O2
Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 + O2
Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270оС оксида азота (I) и воды:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
При более высокой температуре образуются азот и кислород:
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
Разложение карбонатов и гидрокарбонатов
Карбонаты натрия и калия плавятся при нагревании. Но, могут при 10000 С разлагаться на оксид металла и углекислый газ:
Карбонаты лития, щелочноземельных металлов и магния разлагаются на оксид металла и углекислый газ:
Li2CO3 → Li2O + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
Карбонат аммония разлагается при 30оС на гидрокарбонат аммония и аммиак:
(NH4)2CO3 → NH4HCO3 + NH3
Гидрокарбонат аммония при дальнейшем нагревании разлагается на аммиак, углекислый газ и воду:
NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O
Гидрокарбонаты натрия и калия при нагревании разлагаются на карбонаты, углекислый газ и воду:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2
Гидрокарбонат кальция при нагревании до 100оС разлагается на карбонат, углекислый газ и воду:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
При нагревании до 1200оС образуются оксиды:
Ca(HCO3)2 → CaO + H2O + 2CO2
Разложение сульфатов
Сульфаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются.
Сульфаты алюминия, щелочноземельных металлов, меди, железа и магния разлагаются до оксида металла, диоксида серы и кислорода:
2MgSO4 → 2MgO + 2SO2 + O2
2CuSO4 → 2CuO + 2SO2 + O2
2BaSO4 → 2BaO + 2SO2 + O2
2Al2(SO4)3 → 2Al2O3 + 6SO2 + 3O2
2Fe2(SO4)3 → 2Fe2O3 + 6SO2 + 3O2
Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:
Ag2SO4 → 2Ag + SO2 + O2
2HgSO4 → 2Hg + 2SO2 + O2
Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов
Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:
2Na2HPO4 → H2O + Na4P2O7
2K2HPO4 → H2O + K4P2O7
2CaHPO4 → H2O + Ca2P2O7
Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).
Разложение сульфитов
Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:
4Na2SO3 → Na2S + 3Na2SO4
Разложение солей аммония
Некоторые соли аммония, не содержащие анионы кислот-сильных окислителей, обратимо разлагаются при нагревании без изменения степени окисления. Это хлорид, бромид, йодид, дигидрофосфат аммония:
NH4Cl → NH3 + HCl
NH4Br → NH3 + HBr
NH4l → NH3 + Hl
NH4H2PO4 → NH3 + H3PO4
Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O «Вулкан» — Разложение дихромата аммония
Разложение перманганата калия
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Разложение хлората и перхлората калия
Хлорат калия при нагревании разлагается до перхлората и хлорида:
4KClO3 → 3KClO4 + KCl
При нагревании в присутствии катализатора (оксид марганца (IV)) образуется хлорид калия и кислород:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Перхлорат калия при нагревании разлагается до хлорида и кислорода:
KClO4 → KCl + 2O2
Разлагаются некоторые комплексные соли:
Na[Al(OH)4] = NaAlO2 + 2Н2O
[Cu(NH3)4]Cl2 = CuCl2 + 4NH3↑
Разлагаются кристаллогидраты:
CuSO4·5Н2O = CuSO4 + 5Н2O↑
Соли карбоновых кислот (Ва, Са) разлагаются до карбонатов и кетонов:
(СН3ОО)2Са= СН3СОСН3 + СаСО3
Физические свойства солей
По растворимости в воде соли делятся на растворимые в воде, малорастворимые и нерастворимые. Растворимость большинства солей вы можете посмотреть в таблице растворимости.
Химические свойства солей
1. Соли взаимодействуют с металлами с образованием новой соли и нового металла. Данный металл может вытеснять из растворов солей только те металлы, которые находятся правее его в электрохимическом ряду напряжений.
Ме1 + соль1 = Ме2 + соль2
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
2. Растворы солей взаимодействую со щелочами с образованием новой соли и нового основания. Реакция возможна, если в результате реакции будет выпадать осадок или выделяться газ (NH3 + H2O)
Раствор соли + Раствор щелочи = Новая соль + Новое основание
CuSO4+ 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 ↓ + 3KCl
MgCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Mg(OH)2 ↓
NH4Cl + KOH = KCl + NH3 + H2O ↑
3. Соли взаимодействуют с кислотами с образованием новой более слабой кислоты или новой нерастворимой соли.
Соль + кислота = новая соль + новая кислота
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl
Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3↓
При взаимодействии соли с кислотой, образующей данную соль, получается кислая соль (если кислота многоосновная): Na2S + H2S= 2 NaHS
Основные соли при действии кислот переходят в средние.
FeOHCl +HCl → FeCl2 + H2O
4. Растворы солей могут взаимодействовать между собой с образованием солей, если одна из солей выпадет в осадок
Соль1 + соль2 = соль3 + соль4
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3
BaS + K2SO4 = BaSO4↓ + K2S
5. Кислые соли взаимодействуют с растворимыми основаниями с образованием средний солей и воды.
Кислая соль + щелочь = средняя соль + H2O
NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O
NaHS + NaOH = Na2S + H2O
6. Электролиз (подробнее вы можете прочитать в теории – электролиз).
Разложение различных солей (всегда при температуре)
Разложение карбонатов (2х, 3х валентных металлов, кроме щелочных металлов)
CaCO3 = CaO + CO2
MgCO3 = MgO + CO2
Разложение гидрокарбонатов
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 = CaO + 2CO2 + H2O
Разложение гидроксокарбонатов
(CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O
Разложение нитратов
|
Металлы, которыми образованы соли |
Продукты разложения |
Пример |
|
До Mg (Li) |
MeNO2 + O 2 |
2KNO3 = 2KNO2 + O2 |
|
От Mg по Cu (+ Li) |
MeO + NO2 + O2 |
2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O2 |
|
После Cu |
Me + NO2 + O2 |
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O |
