Кислотный гидролиз пероксидов металлов

Обновлено: 28.04.2024

Для того, чтобы понять, что такое гидролиз солей, вспомним для начала, как диссоциируют кислоты и щелочи.

Общим между всеми кислотами является то, что при их диссоциации обязательно образуются катионы водорода (Н + ), при диссоциации же всех щелочей всегда образуются гидроксид-ионы (ОН − ).

В связи с этим, если в растворе, по тем или иным причинам, больше ионов Н + говорят, что раствор имеет кислую реакцию среды, если ОН − — щелочную реакцию среды.

Если с кислотами и щелочами все понятно, то какая же реакция среды будет в растворах солей?

На первый взгляд, она всегда должна быть нейтральной. И правда же, откуда, например, в растворе сульфида натрия взяться избытку катионов водорода или гидроксид-ионов. Сам сульфид натрия при диссоциации не образует ионов ни одного, ни другого типа:

Тем не менее, если бы перед вами оказались, к примеру, водные растворы сульфида натрия, хлорида натрия, нитрата цинка и электронный pH-метр (цифровой прибор для определения кислотности среды) вы бы обнаружили необычное явление. Прибор показал бы вам, что рН раствора сульфида натрия больше 7, т.е. в нем явный избыток гидроксид-ионов. Среда раствора хлорида натрия оказалась бы нейтральной (pH = 7), а раствора Zn(NO₃)₂ кислой.

Единственное, что соответствует нашим ожиданиям – это среда раствора хлорида натрия. Она оказалась нейтральной, как и предполагалось.

Но откуда же взялся избыток гидроксид-ионов в растворе сульфида натрия, и катионов-водорода в растворе нитрата цинка?

Попробуем разобраться. Для этого нам нужно усвоить следующие теоретические моменты.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Кислоты и основания делятся на сильные и слабые. Напомним, что сильными называют те кислоты, и основания, степень диссоциации, которых близка к 100%.

примечание: сернистую (H₂SO₃) и фосфорную (H₃PO₄) чаще относят к кислотам средней силы, но при рассмотрении заданий по гидролизу нужно относить их к слабым.

Кислотные остатки слабых кислот, способны обратимо взаимодействовать с молекулами воды, отрывая от них катионы водорода H + . Например, сульфид-ион, являясь кислотным остатком слабой сероводородной кислоты, взаимодействует с ней следующим образом:

S 2- + H₂O ↔ HS − + OH −

Как можно видеть, в результате такого взаимодействия образуется избыток гидроксид-ионов, отвечающий за щелочную реакцию среды. То есть кислотные остатки слабых кислот увеличивают щелочность среды. В случае растворов солей содержащих такие кислотные остатки говорят, что для них наблюдается гидролиз по аниону.

Кислотные остатки сильных кислот, в отличие от слабых, с водой не взаимодействуют. То есть они не оказывают влияния на pH водного раствора. Например, хлорид-ион, являясь кислотным остатком сильной соляной кислоты, с водой не реагирует:

То есть, хлорид-ионы, не влияют на pН раствора.

Из катионов металлов, так же с водой способны взаимодействовать только те, которым соответствуют слабые основания. Например, катион Zn 2+ , которому соответствует слабое основание гидроксид цинка. В водных растворах солей цинка протекают процессы:

Zn 2+ + H₂O ↔ Zn(OH) + + H +

Zn(OH) + + H₂O ↔ Zn(OH) + + H +

Как можно видеть из уравнений выше, в результате взаимодействия катионов цинка с водой, в растворе накапливаются катионы водорода, повышающие кислотность среды, то есть понижающие pH. Если в состав соли, входят катионы, которым соответствуют слабые основания, в этом случае говорят что соль гидролизуется по катиону.

Катионы металлов, которым соответствуют сильные основания, с водой не взаимодействуют. Например, катиону Na + соответствует сильное основание – гидроксид натрия. Поэтому ионы натрия с водой не реагируют и никак не влияют на pH раствора.

Таким образом, исходя из вышесказанного соли можно разделить на 4 типа, а именно, образованные:

1) сильным основанием и сильной кислотой,

Такие соли не содержат ни кислотных остатков, ни катионов металлов, взаимодействующих с водой, т.е. способных повлиять на pH водного раствора. Растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды. Про такие соли говорят, что они не подвергаются гидролизу.

2) сильным основанием и слабой кислотой

В растворах таких солей, с водой реагируют только кислотные остатки. Среда водных растворов таких солей щелочная, в отношении солей такого типа говорят, что они гидролизуются по аниону

Примеры: NaF, K₂CO₃, Li₂S и т.д.

3) слабым основанием и сильной кислотой

У таких солей с водой реагируют катионы, а кислотные остатки не реагируют – гидролиз соли по катиону, среда кислая.

4) слабым основанием и слабой кислотой.

С водой реагируют как катионы, так и анионы кислотных остатков. Гидролиз солей такого рода идет и по катиону, и по аниону. Нередко такие соли подвергаются необратимому гидролизу.

Что же значит то, что они необратимо гидролизуются?

Поскольку в данном случае с водой реагируют и катионы металла (или NH₄ + ) и анионы кислотного остатка, в раcтворе одновременно возникают и ионы H + , и ионы OH − , которые образуют крайне малодиссоциирующее вещество – воду (H₂O).

Это, в свою очередь, приводит к тому, что соли образованные кислотными остатками слабых оснований и слабых кислот не могут быть получены обменными реакциями, а только твердофазным синтезом, либо и вовсе не могут быть получены. Например, при смешении раствора нитрата алюминия с раствором сульфида натрия, вместо ожидаемой реакции:

Наблюдается следующая реакция:

Тем не менее, сульфид алюминия без проблем может быть получен сплавлением порошка алюминия с серой:

При внесении сульфида алюминия в воду, он также как и при попытке его получения в водном растворе, подвергается необратимому гидролизу.

Гидролиз

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 окисления, что и в соли), а кислотному остатку — кислота. Например, карбонату натрия Na₂CO₃ соответствует основание — щелочь NaOH и угольная кислота H₂CO₃.

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 .

CH₃COONa + HOH ↔ CH₃COOH + NaOH

CH₃COO — + Na + + HOH ↔ CH₃COOH + Na + + OH —

сокращенное ионное уравнение:

CH₃COO — + HOH ↔ CH₃COOH + 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 (H₂CO₃, H₃PO₄ и т.п.) протекает ступенчато, с образованием кислых солей:

CO₃ 2- + HOH ↔ HCO₃ 2- + OH —

или в молекулярной форме:

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: NH₄Cl, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃ Уравнение гидролиза:

При этом катион слабого основания притягивает гидроксид-ионы из воды, а в растворе возникает избыток ионов Н + . Водородный показатель такого раствора рН .

Соли, образованные многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато, образуя катионы основных солей. Например:

Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H +

FeCl₃ + HOH ↔ FeOHCl₂ + H Cl

FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH)₂ + + H +

FeOHCl₂ + HOH ↔ Fe(OH)₂Cl+ HCl

Fe(OH)₂ + + HOH ↔ Fe(OH)3 + H +

Fe(OH)₂Cl + 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 .

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 взаимодействовать 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):

! Исключения: (соли Ca, Sr, Ba и Fe 2+ ) – в этом случае получим обычный обменный процесс:

МеCl₂ + Na₂CO₃ = МеCO₃ + 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 (H₂S, SO₂, CO₂):

Соли Fe 3+ при взаимодействии с карбонатами также при смешивании в растворе (взаимном гидролизе) образуют осадок гидроксида и газ:

! Исключения: при взаимодействии солей трехвалентного железа с сульфидами реализуется окислительно-восстановительная реакция:

2FeCl₃ + 3K₂S_(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!

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.

Галогенангидриды некоторых кислот:

Кислота	Галогенангидриды
H₂SO₄	SO₂Cl₂
H₂SO₃	SOCl₂
H₂CO₃	COCl₂
H₃PO₄	POCl_3, PCl₅

Тиоангидриды (сульфангидриды) — так называются, по аналогии с безводными окислами (ангидридами), сернистые соединения элементов (например, Sb₂S₃, As₂S₅, SnS₂, CS₂ и т. п.).

Необратимый гидролиз бинарных соединений, образованных металлом и неметаллом:

сульфиды трехвалентных металлов вводе необратимо гидролизуются до сероводорода и и гидроксида металла:

при этом возможен кислотный гидролиз, в таком случае образуются соль металла и сероводород:

гидролиз карбидов приводит к образованию гидроксида металла в водной среде, соли металла в кислой де и соответствующего углеводорода — метана, ацетилена или пропина:

Некоторые соли необратимо гидролизуются с образованием оксосолей :

BiCl₃ + H₂O = BiOCl + 2HCl,

SbCl₃ + H₂O = SbOCl + 2HCl.

Алюмокалиевые квасцы:

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 гидролиза:

1. Температура

Гидролиз — эндотермическая реакция! Нагревание раствора приводит к интенсификации процесса.

Пример : изменение степени гидролиза 0,01 М CrCl₃ в зависимости от температуры:

2. Концентрация соли

Чем меньше концентрация соли, тем выше степень ее гидролиза.

Пример : изменение степени гидролиза Na₂CO₃ 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.

Необратимый гидролиз бинарных соединений.

Бинарные соединения – соединения, образованные двумя химическими элементами.

Бинарные соединения делят на ионные и ковалентные.

Ионными называют такие бинарные соединения, которые образованы атомами металла и неметалла.

Ковалентными называют бинарные соединения, образованные двумя неметаллами.

Общая информация по гидролизу бинарных соединений

Многие бинарные соединения способны разлагаться под действием воды. Такая реакция бинарных соединений с водой называется необратимым гидролизом.

Необратимый гидролиз практически всегда протекает с сохранением степеней окисления всех элементов. В результате взаимодействия бинарных соединения с водой всегда:

✓ элемент в отрицательной степени окисления переходит в состав водородного соединения;

✓ элемент в положительной степени окисления переходит в состав соответствующего гидроксида.

Напомним, что гидроксид неметалла – это ни что иное, как соответствующая кислородсодержащая кислота. Так, например, гидроксид серы (VI) — это серная кислота H₂SO₄.

Так, например, попробуем записать уравнение необратимого гидролиза фосфида кальция Ca₃P₂, опираясь на информацию, представленную выше.

В фосфиде кальция мы имеем кальций в степени окисления «+2» и фосфор в степени окисления «-3». Как уже было сказано, в результате взаимодействия с водой должно образоваться водородное соединение элемента в отрицательной степени окисления (т.е. фосфора) и соответствующий гидроксид элемента в положительной степени окисления.

Также сказано, что в результате реакции гидролиза практически всегда сохраняются степени окисления элементов.

Это значит, что в образующемся водородном соединении фосфор будет иметь ту же степень окисления, что и в исходном фосфиде, т.е. «-3», исходя из чего легко записать формулу самого водородного соединения – PH₃ (газ фосфин).

В то же время, кальций, как элемент в положительной степени окисления, должен перейти в состав соответствующего гидроксида с сохранением степени окисления «+2», т.е. в Ca(OH)₂.

Таким образом, без расстановки коэффициентов реакция будет описываться следующей схемой:

Расставив коэффициенты получаем уравнение:

Используя аналогичный алгоритм, запишем уравнение гидролиза пентахлорида фосфора PCl₅.

В данном соединении мы имеем фосфор в степени окисления «+5» и хлор в степени окисления «-1».

Очевидно, что водородным соединением хлора с хлором в степени окисления «-1» будет HCl.

В свою очередь, поскольку элемент в положительной степени окисления относится к неметаллам, его гидроксидом будет кислородсодержащая кислота с фосфором в той же степени окисления «+5».

При условии, что вы знаете формулы всех неорганических кислот, несложно догадаться, что данным гидроксидом является фосфорная кислота H₃PO₄.

Само уравнение при этом после расстановки коэффициентов будет иметь вид:

Как видите, если вам дали формулу бинарного соединения и попросили записать уравнения его гидролиза, то ничего сложного в этом нет.

Какие ионные бинарные соединения способны вступать в реакцию необратимого гидролиза?

Для успешной сдачи ЕГЭ нужно запомнить, что из ионных бинарных соединений в реакцию необратимого гидролиза водой вступают:

1) нитриды щелочных металов (ЩМ), щелочноземельных металлов (ЩЗМ) и магния:

2) фосфиды ЩМ, ЩЗМ и магния:

3) силициды ЩМ, ЩЗМ и магния:

4) карбиды ЩМ, ЩЗМ и магния. Знать нужно формулы только двух карбидов — Al₄C₃ и CaC₂ и, соответственно, уметь записывать уравнения их гидролиза:

5) сульфиды алюминия и хрома:

6) гидриды ЩМ, ЩЗМ, Mg, Al:

Гидролиз гидридов металлов – редкий пример окислительно-восстановительного гидролиза. Фактически, в данной реакции объединяются ионы водорода H + и анионы водорода H — , в следствие чего образуются нейтральные молекулы H₂ с водородом в степени окисления, равной 0.

Какие ковалентные бинарные соединения вступают в реакцию гидролиза?

Из ковалентных бинарных соединений, способных вступать в реакцию необратимого гидролиза, нужно знать про:

1) галогениды фосфора III и V.

2) галогениды кремния:

Гидролиз бинарных соединений действием растворов кислот и щелочей

Помимо обычного гидролиза водой существует также вариант гидролиза, при котором бинарное соединение обрабатывают водным раствором щелочи или кислоты.

Как в таком случае записать уравнение гидролиза?

Для того, чтобы записать уравнение гидролиза бинарного соединения водным раствором щелочи или кислоты, нужно:

1) в первую очередь, представить, какие продукты образовались бы при обычном гидролизе водой.

Например, мы хотим записать уравнение щелочного гидролиза соединения PCl₅ действием водного раствора KOH.

Тогда, согласно этому пункту, мы должны вспомнить какие продукты образуются при обычном гидролизе. В нашем случае это HCl и H₃PO₄

2) посмотреть на отношение этих продуктов к средообразователю (кислоте или щелочи) – реагируют они или нет. Если продукты обычного гидролиза реагируют со средообразователем, то запомнить продукты этого взаимодействия.

Возвращаясь к нашему случаю с PCl₅, мы должны посмотреть на то, как относятся к щелочи продукты обычного гидролиза, т.е. HCl и H₃PO₄. Оба данных соединения в водном растворе являются кислотами, в связи с чем существовать в щелочной среде не могут. В частности, с гидроксидом калия они прореагируют, образуя соответственно соли KCl и K₃PO₄

3) в конечном уравнении в качестве продуктов записать то, что получается при взаимодействии со средообразователем. Воду при этом мы пока не пишем, вывод о том, писать ее или нет, делаем после попытки уравнивания реакции без нее.

Таким образом, следуя этому принципу, запишем:

Уже до начала расстановки коэффициентов очевидно, что есть необходимость в записи в качестве одного из продуктов реакции воды, поскольку в левой части присутствует водород, а в правой его нет.

Таким образом, суммарная схема реакции будет иметь вид:

А само уравнение после расстановки коэффициентов будет выглядеть так:

Следует отметить, что щелочной гидролиз ионных соединений чаще всего не отличается от обычного гидролиза действием воды, поскольку чаще всего ни один продукт обычного гидролиза с щелочью не взаимодействует.

Аналогично, можно сказать, что кислотный гидролиз ковалентных бинарных соединений не будет отличаться от водного.

В связи с этим имеет смысл более детально рассмотреть кислотный гидролиз ионных бинарных соединений и щелочной гидролиз ковалентных бинарных соединений.

Кислотный гидролиз ионных бинарных соединений

Со всеми перечисленными ионными бинарными соединениями, участвовавшими в реакциях обычного гидролиза водой, можно записать соответствующие уравнения их кислотного гидролиза. Возьмем в качестве примера водный раствор соляной кислоты:

Обратите внимание, что вместо водородного соединения в случае нитридов металлов образуется продукт его взаимодействия с соляной кислотой (NH₃ + HCl = NH₄Cl). Следует отметить, что нитриды металлов – единственный случай, когда при кислотном гидролизе ионного бинарного соединения не выделяется газообразное водородное соединение. Связано это с тем, что по сравнению с другими водородными соединениями неметаллов, только у аммиака основные свойства выражены в значительной степени.

Как можно заметить, кислотный гидролиз гидридов металлов также относится к окислительно-восстановительным реакциям. В результате этой реакции образуется простое вещество водород. Связано это с тем, что водород с кислотами не реагирует.

Щелочной гидролиз ковалентных бинарных соединений

Щелочному гидролизу среди ковалентных соединений подвержены все те же бинарные соединения, что и обычному гидролизу водой, то есть галогениды фосфора и кремния:

Щелочной гидролиз галогенидов фосфора III в ЕГЭ не встретится из-за специфических свойства фосфористой кислоты.

Тем не менее, для тех, кто хочет, ниже предоставляю пример такого рода уравнений с пояснением:

Поскольку фосфористая кислота является двухосновной, то несмотря на наличие трех атомов водорода, при ее реакции с щелочью на атомы металла способны заместиться только два атома водорода.

Тест на гидролиз бинарных соединений и взаимное усиление гидролиза.

Запишите уравнение взаимодействия хлорида фосфора(III) с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия хлорида фосфора(V) с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия хлорида фосфора(V) с избытком раствора гидроксида калия. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия бромида фосфора(V) с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия бромида фосфора(III) с раствором гидроксида лития. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: PBr₃ + 5LiOH = Li₂HPO₃ + 3LiBr + 2H₂O

Запишите уравнение взаимодействия бромида фосфора(V) с раствором едкого натра. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: PBr₅ + 8NaOH = Na₃PO₄ + 5NaBr + 4H₂O

Запишите уравнение взаимодействия хлорида кремния с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия бромида кремния с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия иодида кремния с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия хлорида кремния с раствором гидроксида лития. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: SiCl₄ + 6LiOH = Li₂SiO₃ + 4LiCl + 3H₂O

Запишите уравнение взаимодействия бромида кремния с избытком раствора гидроксида натрия. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: SiBr₄ + 6NaOH = Na₂SiO₃ + 4NaBr + 3H₂O

Запишите уравнение взаимодействия иодида кремния с раствором гидроксида калия. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия карбида алюминия с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия карбида алюминия с избытка раствора бромоводородной кислоты. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия карбида алюминия с избытком водного раствора едкого натра. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия карбида кальция с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия карбида кальция с разбавленной серной кислотой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия силицида магния с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия силицида магния с бромоводородной кислотой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: Mg₂Si + 4HBr = 2MgBr₂ + SiH₄

Запишите уравнение взаимодействия нитрида натрия с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: Na₃N + 3H₂O = 3NaOH + NH₃

Запишите уравнение взаимодействия нитрида калия с раствором соляной кислоты. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Ответ: K₃N + 4HCl = 3KCl + NH₄Cl

Запишите уравнение взаимодействия фосфида кальция с водой. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

Запишите уравнение взаимодействия фосфида кальция с избытком водного раствора бромоводородной кислоты. Используйте в качестве разделителя левой и правой частей уравнения знак равенства.

При смешении хлорного железа с избытком раствора карбоната натрия выпал бурый осадок. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении бромного железа с избытком раствора питьевой соды выделился бесцветный газ. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

Ответ: FeBr₃ + 3NaHCO₃ = Fe(OH)₃ + 3NaBr + 3CO₂

При смешении сульфата хрома(III) с избытком раствора сульфида калия выпал серый осадок и выделился газ с резким запахом. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении нитрата хрома(III) с избытком раствора сульфита натрия выпал серый осадок и выделился газ с резким запахом. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении хлорида хрома(III) с избытком раствора карбоната натрия выпал серый осадок и выделился бесцветный газ без запаха. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении бромида хрома (III) с избытком раствора гидрокарбоната натрия выпал серый осадок и выделился бесцветный газ без запаха. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

Ответ: CrBr₃ + 3NaHCO₃ = Cr(OH)₃ + 3NaBr + 3CO₂

При смешении сульфата алюминия с избытком раствора сульфида натрия выпал студенистый осадок и выделился ядовитый газ с неприятным запахом. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении раствора сульфата алюминия с избытком водного раствора сульфита калия выпал студенистый осадок и выделился газ с резким запахом. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении нитрата алюминия с избытком раствора поташа выпал студенистый осадок и выделился газ. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

При смешении бромида алюминия с избытком раствора питьевой соды выпал студенистый осадок и выделился газ. Запишите уравнение происходящей реакции, используя в качестве разделителя левой и правой частей знак равенства.

Ответ: AlBr₃ + 3NaHCO₃ = Al(OH)₃ + 3NaBr + 3CO₂

Запишите уравнение взаимодействия гидрида кальция с водой.

Запишите уравнение взаимодействия гидрида натрия с соляной кислотой.

Ответ: NaH + HCl = NaCl + H₂

Запишите уравнение взаимодействия нитрида кальция с избытком раствора бромоводородной кислоты.

Определите объем газа, который можно получить при взаимодействии 15 г сульфида алюминия с водой. Ответ приведите в литрах и округлите до сотых.

В поле ответа введите только число (без единиц измерения).

Ответ: 6,72

Вычислите массу осадка, образовавшегося при взаимодействии 10 г сульфида хрома (III) с водой. Ответ приведите в граммах и округлите до десятых.

Ответ: 10,3

Рассчитайте массу водорода, которую можно получить, исходя из 1,2 г гидрида натрия и избытка воды. Ответ приведите в миллиграммах и округлите до целых.

Ответ: 100

Определите массовую долю кислоты в растворе, полученную при смешении 20 г фосфида натрия и 200 г 18,25% раствора соляной кислоты. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 6,85

Вычислите суммарную массу солей, образовавшихся при взаимодействии 5 г нитрида магния с избытком раствора бромоводорода. Ответ приведите в граммах и округлите до десятых.

Ответ: 37,4

Определите массу хлорида кальция, образовавшегося при взаимодействии 2,1 г гидрида кальция с 15 г 36% раствора соляной кислоты. Ответ приведите в граммах и округлите до сотых.

Ответ: 5,55

Навеску сульфида алюминия с массовой долей инертных примесей 10% обработали избытком раствора иодоводородной кислоты. Выделившийся газ имеет массу 5,1 г. Определите массу исходной навески. Ответ приведите в граммах и округлите до десятых.

Ответ: 8,3

Смесь гидрида кальция и фосфида кальция массой 20,3 г обработали водой. Определите массовую долю гидрида в исходной смеси, если известно, что выделилось 4,48 л фосфина. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 10,34

Смесь фосфида магния и нитрида натрия массой 21,7 г обработали 200 мл воды. Определите массовую долю щелочи в образовавшемся растворе, если известно, что массовая доля нитрида в исходной смеси 38,25%. Считать, что в условиях эксперимента все газообразные продукты полностью улетучиваются из раствора. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 6,13

Пояснение:

Уравнения реакций:

Na₃N + 3H₂O = 3NaOH + NH₃

m(Na₃N) = ω(Na₃N) · m(смеси)/100% = 38,25% · 21,7 г/100% = 8,3 г

ν(Mg₃P₂) = 13,4 г / 134 г/моль = 0,1 моль

Масса раствора всегда равна сумме масс того, что смешали минус массы того, что выпало на дно в виде осадка и/или улетело в виде газа.

Таким образом, масса полученного раствора будет равна:

Находим массы того, что нам пока неизвестно:

ν(Mg(OH)₂) = 3·ν(Mg₃P₂) = 3 · 0,1 моль = 0,3 моль, следовательно, m(Mg(OH)₂) = M(Mg(OH)₂) · ν(Mg(OH)₂) = 58 г/моль · 0,3 моль = 17,4 г

ν(NH₃) = ν(Na₃N) = 0,1 моль, следовательно, m(NH₃) = M(NH₃) · ν(NH₃) = 17 г/моль · 0,1 моль = 1,7 г

ν(PH₃) = 2 · ν(Mg₃P₂) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль, следовательно, m(PH₃) = m(PH₃) · ν(PH₃) = 34 г/моль · 0,2 моль = 6,8 г

Тогда, масса раствора, будет равна:

m(р-ра) = m(смеси) + m(H₂O) – m(Mg(OH)₂) – m(NH₃) – m(PH₃) = 21,7 г + 200 г - 17,4 г – 1,7 г – 6,8 г = 195,8 г

ν(NaOH) = 3·ν(Na₃P) = 3·0,1 моль = 0,3 моль

m(NaOH) = M(NaOH) · ν(NaOH) = 40 г/моль·0,3 моль = 12 г

ω(NaOH) = 100% · m(NaOH) / m(р-ра) = 100% · 12 г/195,8 г = 6,13 г

Навеску нитрида кальция массой 14,8 г растворили в 200 г 18,25% раствора соляной кислоты. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе. Ответ приведите в процентах и округлите до десятых.

Ответ: 3,4

Вычислите массовую долю фосфорной кислоты в растворе, полученном при смешении 43,1 г бромида фосфора (V) и 160 мл воды. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 4,83

Рассчитайте массу осадка, полученного при взаимодействии 34 г хлорида кремния (IV) и 36 мл воды. Ответ приведите в граммах и округлите до десятых.

Ответ: 15,6

Определите массовую долю хлорида натрия в растворе, полученном при взаимодействии 20,85 г хлорида фосфора (V) и 400 мл 10% раствора едкого натра (плотность 1,12 г/мл). Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 6,24

Вычислите массовую долю щелочи в растворе, полученном при взаимодействии 3,48 г бромида кремния (IV) и 35 мл 10% раствора гидроксида калия (плотность 1,12 г/мл). Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 1,31

При обработке 30 г раствора хлорида алюминия избытком сульфида натрия выпало 2,34 г осадка. Определите массовую долю хлорида алюминия в исходном растворе. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 13,35

Определите объем газа, который выделяется при обработке 16,25 г хлорида железа (III) избытком раствора поташа. Ответ приведите в литрах и округлите до сотых.

Ответ: 3,36

Рассчитайте массовую долю соли в растворе, полученном при смешении 13,35 г хлорида алюминия и 300 г 10% раствора гидрокарбоната калия. Ответ приведите в процентах и округлите до сотых.

Ответ: 7,64

Вычислите массу карбоната калия необходимую для полного осаждения металла из 99 мл 15% раствора хлорного железа (плотность 1,1 г/см 3 ). Ответ приведите в граммах и округлите до десятых.

Ответ: 20,7

Навеску гидрида кальция, содержащую примесь карбоната кальция, обработали водой. Выделившийся газ занимает объем 3,36 л. Если к полученной смеси добавить избыток соляной кислоты, то выделится еще 112 мл газа. Определите массовую долю гидрида в исходной смеси. Ответ приведите в процентах и округлите до десятых.

Ответ: 86,3

Навеску сульфида алюминия массой 45 г, содержащего примесь серы, обработали большим количеством воды. При этом выпал осадок, а выделившийся газ имел объем 18,144 л. Определите массовую долю серы в образовавшемся осадке. Ответ приведите в процентах и округлите до десятых.

Гидролиз: на пути к 100 баллам

Текст является продолжением статьи. Там Вы сможете прочитать определение гидролиза и основные понятия. А в этой статье мы разберемся как получить баллы не только за задание 21, но и 6,7,8,31 и даже 30, ведь там тоже имеет место быть гидролиз!

Приготовьтесь, читать очень много и долго :)

Необратимый гидролиз бинарных соединений

Бинарные соединения — это соединения из двух разных элементов (Al₂S₃, NaH, PCl₅ и т.д.).

При гидролизе бинарных соединений выполняются следующие правила:

∙ элемент в отрицательной степени окисления переходит в состав водородного соединения

∙ элемент в положительной степени окисления переходит в соответствующий ему гидроксид

Гидролиз бинарных соединений типа металл + неметалл

Гидролиз данных соединений может протекать как под действием воды, так и под действием растворов кислот, а иногда и в щелочной среде.

Гидролиз ионных бинарных соединений чаще всего проходит с сохранением степеней окисления элементов, но иногда и нет :)

I. Гидролиз без изменения степени окисления элементов

Начнем с общих схем.

Если гидролиз под действием воды, то…

бинарное соединение + вода →гидроксид металла + летучее водородное соединение

Если под действием раствора кислоты, то:

бинарное соединение + кислота → соль металла + летучее водородное соединение*

*летучее водородное соединение не образуется при гидролизе нитридов.

А теперь к конкретике!

а) гидролиз нитридов

Нитриды щелочных, щелочноземельных металлов и магния прекрасно гидролизуются с образованием гидроксида металла и аммиака:

Если гидролиз в присутствии кислоты, то образуются две соли:

Li₃N+4HCl→3LiCl+NH₄Cl

б) гидролиз фосфидов

Фосфиды щелочных, щелочноземельных металлов и магния гидролизуются с образованием гидроксида металла и фосфина (газ с чесночным запахом):

Na₃P+3H₂O→3NaOH+PH₃↑

В растворе кислоты образуется соль металла и фосфин:

Mg₃P₂+6HCl→3MgCl₂+2PH₃↑

в) гидролиз сульфидов (алюминия и хрома)

Сульфиды алюминия и хрома не переносят воду, как только её видят — моментально превращаются в гидроксид и сероводород (газ с запахом тухлых яиц)!

Если в растворе кислоты:

Al₂S₃+6HCl→2AlCl₃+3H₂S↑

Но эти ребята не так просты, они провернут такое и в растворе щелочи!

Al₂S₃+ 8NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂S

Cr₂S₃+ 12NaOH → 2Na₃[Cr(OH)₆] + 3Na₂S

В данном случае образуется две соли: комплексная и средняя.

Секрет — в амфотерности данных металлов.

г) гидролиз карбидов (кальция и алюминия)

Для ЕГЭ необходимо запомнить гидролиз только карбидов кальция и алюминия.

CaC₂+2H₂O→Ca(OH)₂+C₂H₂↑ (образуется ацетилен)

Al₄C₃+12H₂O→4Al(OH)₃↓+3CH₄↑ (образуется метан)

в растворе кислоты:

CaC₂+2HCl→CaCl₂+C₂H₂↑ (образуется ацетилен)

Al₄C₃+12HBr→4AlBr₃+3CH₄↑ (образуется метан)

карбид алюминия может подвергнуться гидролизу и в щелочной среде:

Al₄C₃+ 4NaOH+12H₂O → 4Na[Al(OH)₄] + 3CH₄

так как алюминий является амфотерным металлом.

д) гидролиз силицидов

Силициды щелочных, щелочноземельных металлов и магния гидролизуются с образованием гидроксида металла и силана (газ, который самовоспламеняется на воздухе):

Ca₂Si+4H₂O→2Ca(OH)₂+SiH₄↑

В растворе кислоты образуется соль металла и силан:

Mg₂Si+4HCl→2MgCl₂+SiH₄↑

II. Гидролиз с изменением с.о. (ОВР)

а) гидролиз гидридов

Гидролиз с изменением степеней окисления характерен для гидридов:

Кстати, это еще и реакция сопропорционирования.

Если в кислой среде, то вместо гидроксида будет соль:

Гидрид алюминия может гидролизоваться и в щелочной среде:

б) гидролиз пероксидов

Еще один необычный случай гидролиза — гидролиз пероксидов.

Если гидролиз в холодной воде или холодной кислоте, то степени окисления элементов не изменяются:

но если в горячей, то реакция является окислительно-восстановительной:

Данные превращения являются реакциями диспропорционирования.

Гидролиз бинарных соединений типа неметалл + неметалл

Гидролиз данных соединений может протекать как под действием воды, так и под действием растворов щелочей.

2) бинарное соединение + щелочь→ соль кислородсодержащей кислоты + соль бескислородной кислоты + вода

Гидролиз галогенидов - самый любимый случай ЕГЭ. Начнем с самого распространенного — гидролиз галогенидов фосфора.

а) гидролиз галогенидов фосфора

Фосфор образует галогениды в степени окисления +3 и +5, например, PCl₃ и PCl₅. Чаще всего на ЕГЭ используют PCl₅.

— гидролиз пентахлорида фосфора

PCl₅+4H₂O→H₃PO₄+5HCl

в растворе щелочи:

PCl₅+8NaOH→Na₃PO₄+5NaCl+4H₂O

Все по схемам, всё прекрасно :)

— гидролиз трихлорида фосфора

в воде тут тоже все не сложно:

PCl₃+3H₂O→H₃PO₃+3HCl

а в щелочи все не так просто…

PCl₃+5NaOH→Na₂HPO₃+3NaCl+2H₂O

Na₂HPO₃ — не кислая соль, а средняя.

Это связано с особенностями строения фосфористой кислоты. Так как фосфор обожает, чтобы его окружали именно 4 сигма-связи.

б) гидролиз галогенидов кремния

Эта реакция тоже может попасться Вам на ЕГЭ :)

SiCl₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4HCl

SiCl₄ + 6KOH→ K₂SiO₃ + 4KCl + 3H₂O

в) гидролиз галогенидов бора

Пожалуй, такого случая на ЕГЭ я не видела, но думаю Вам будет интересно взглянуть и на пример с бором:

BBr₃+3H₂O→H₃BO₃+3HBr

*В щелочной среде гидролиз также идёт, но в виду сложности реакции и её отличию от школьных примеров, я решила её не приводить.

Необратимый гидролиз галогенангидридов

Еще один интересный момент, который может попасться в задании №32 — гидролиз галогенангидридов.

Галогенангидриды неорганических кислот — это производные от неорг. к-т, в которых OH-группы заменены на галогены.

SO₂(OH)₂→SO₂Cl₂

Мы рассмотрим гидролиз двух галогенангидридов:

SO₂Cl₂ — хлорангидрид серной кислоты (cульфурилхлорид)

COCl₂ — дихлорангидрид угольной кислоты (фосген)

а) гидролиз cульфурилхлорида

SO₂Cl₂+4NaOH→Na₂SO₄+2NaCl+2H₂O

Все по схемам, ничего необычного:)

б) гидролиз фосгена

2COCl₂+2H₂O→2СO₂+4HCl

А почему углекислый газ? Спросите Вы.. Все просто: угольная кислота не образуется в данной реакции, так как распадается на углекислый газ и воду, но воду справа мы не пишем, так как вода уже есть в левой части реакции :)

COCl₂+4NaOH→Na₂CO₃+2NaCl+2H₂O

Взаимоусиливающийся (совместный) гидролиз

Этот тип гидролиза может встретиться Вам даже в 31 задании (но обычно встречается в 32)!

AlCl₃(раствор)+Na₂S(раствор)→?

Как думаете, что получится в данной реакции?

2AlCl₃+3Na₂S→Al₂S₃+6NaCl

Если Вы предположили такую реакцию, то…Вы очень не внимательно читали текст данной статьи.

Сульфид алюминия не может существовать в воде, он гидролизуется!

Реакция пойдет вот так:

2AlCl₃+3Na₂S+6H₂O→2Al(OH)₃↓+3H₂S↑+6NaCl

Вместо сульфида алюминия мы написали продукты его гидролиза: соответствующий гидроксид (гидроксид алюминия) и летучее водородное соединение (сероводород).

Если катион и анион, подвергающиеся гидролизу, присутствуют в одном растворе, то они взаимно усиливают гидролиз друг друга. Равновесие реакции смещается, и реакция может стать необратимой.

Как распознать такой исход?

В таблице растворимости у вещества будет написан «-» или же реже «?».

Конечно, для ЕГЭ лучше запомнить какие соли Вы не сможете получить в результате реакции обмена.

Вот беспроигрышная схема:

Просто подставляйте необходимые Вам соединения и готово!

Например: гидросульфид калия + бромид алюминия, согласно схеме…

3KHS+AlBr₃+3H₂O→3H₂S↑+Al(OH)₃↓+3KBr

B данную схему не вошел лишь один случай, но он очень хитрый :)

А на этом всё. В следующей статье разберём как применить эти знания на практике :)

Читайте также: