Цепочки превращений в неорганической химии

Чтобы было проще понять материал, советуем повторить темы:

• взаимосвязь неорганических соединений,
• химические свойства простых веществ,
• окислительно-восстановительные реакции,
• электролиз,
• гидролиз.

Термины и определения

• Навеска — определенная порция вещества с заданной массой, взвешенная на весах.
• Прокалить — произвести процесс нагревания вещества до высокой температуры и поддержания нагрева до завершения протекания всех химических реакций.
• «Взорвали смесь газов» — вещества вступили в реакцию со взрывом. Для данного процесса применяется электрическая искра, при этом колба или сосуд остаются целыми.
• Отфильтровать — значит удалить осадок из раствора.
• Профильтровать — пропустить раствор через фильтр для отделения осадка.
• Фильтрат — это раствор, прошедший через процесс фильтрации.
• Растворение вещества — это процесс перехода вещества в раствор. Может проходить как без химической реакции, так и с образованием раствора другого вещества. Растворение возможно в воде, кислотах, щелочах и иных растворителях.
• Выпаривание — это процесс удаления воды и летучих веществ из раствора без разложения твердых веществ, в растворе содержащихся.
• Упаривание — это процесс уменьшения массы воды в растворе путем кипячения.
• Сплавление — это процесс совместного нагревания двух и более твердых веществ до температуры, при которой они начинают плавиться и взаимодействовать друг с другом.
• Осадок — малорастворимое вещество, образующееся в реакции, обычно выпадает на дно реакционного сосуда.
• Остаток — это вещество, которое не полностью, либо совсем не прореагировало, то есть осталось в растворе. Остатком может являться как одно вещество, так и смесь веществ.
• Насыщенный раствор — это раствор, в котором при данной температуре вещество более не растворяется, так как достигнута его максимальная концентрация.
• Ненасыщенный раствор — это раствор, в котором концентрация вещества ниже максимально возможной при данной температуре.
• Разбавленный и очень разбавленный раствор — это скорее качественные, нежели количественные понятия. Они подразумевают, что концентрация вещества в растворе невелика. Когда речь идет о щелочах и кислотах, то можно встретить термин «концентрированный раствор», который также является условным.

Основные характеристики газов

Характерный элемент неорганических цепочек — образование различных газов в результате взаимодействия веществ. Давайте рассмотрим свойства некоторых часто встречающихся газов:

Название, формула	Физические свойства	Способы получения	Качественная реакция	Химические свойства
Хлор, Cl2	Желто-зеленый, с резким запахом, ядовит, в воде малорастворим	H2 + Cl2 → 2HCl Электролиз растворов и расплавов хлоридов	При взаимодействии с йодидами выпадает осадок: 2NaI + Cl2 → 2NaCl + I2	Является сильным окислителем
Кислород, O2	Без цвета, без запаха, плохо растворим в воде, поддерживает горение	Разложение нитратов: 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑ Электролиз воды: 2H2O → 2H2 + O2	Вспыхивание тлеющей лучины: C + O2 → CO2	Является окислителем
Водород, H2	Бесцветный, легкий, в воде нерастворим	Взаимодействие щелочных и щелочно- земельных металлов с водой: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑ Взаимодействие активных металлов с кислотами: K + HCl → KCl + H2↑	Характерный хлопок при сгорании: 2H2 + O2 → 2H2O	Восстановитель
Оксид углерода (IV), CO2	Без цвета, без запаха, нерастворим в воде	Горение углерода в избытке кислорода: C + O2 → CO2 Разложение нерастворимых карбонатов: CaCO3 → CaO + CO2↑ Действие на карбонаты сильных кислот: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑	Помутнение известковой воды: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓+ H2O	Проявляет характерные свойства кислотных оксидов
Оксид углерода (II), CO	Без цвета, без запаха, мало растворим, ядовит	Горение углерода в недостатке кислорода: 2C + O2 → 2CO Взаимодействие угля с водой: C + H2O → CO + H2↑ Взаимодействие метана с водой: CH4 + H2O → CO + 3H2↑	Потемнение раствора хлорида палладия: PdCl2 + CO + H2O → Pd↓ + CO2↑+ 2HCl	Несоле- образующий, в ОВР выступает в роли восстановителя
Оксид азота (IV) (бурый газ), NO2	Бурого цвета, растворим в воде, ядовит	Разложение нитратов малоактивных металлов: 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑ Взаимодействие малоактивных металлов с концентри- рованной азотной кислотой: Cu + 4HNO3(к) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O		Вступает в реакции диспропорцио- нирования: 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O
Аммиак, NH3	Без цвета, обладает специфическим резким запахом, растворим в воде, ядовит	Взаимодействие со щелочами солей аммония: 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O Из простых веществ: N2 + 3H2 ⇆ 2NH3↑	Образование «белого дыма» при взаимодействии с хлороводородом: NH3 + HCl → NH4Cl Потемнение фильтровальной бумаги в реакции: 2NH3 + 2Hg2(NO3)2 → 3NH4NO3 + 2Hg + Hg2NO3	Является восстановителем
Оксид серы (IV) (сернистый газ), SO2	Без цвета, обладает специфическим резким запахом («запах загорающейся спички»), растворим в воде, ядовит	Обжиг серосодержащих веществ: 2ZnS + 3O2 → 2SO2↑ + 2ZnO Взаимодействие малоактивных металлов с концентри- рованной серной кислотой: Cu + 2H2SO4(к) → CuSO4 + SO2↑+ 2H2O	Обесцвечивание «йодной воды»: SO2 + 2H2O + I2 → H2SO4 + 2HI	Проявляет характерные свойства кислотных оксидов
Сероводород, H2S	Без цвета, обладает удушающим запахом «тухлых яиц», малорастворим в воде, ядовит	Из простых веществ: H2 + S → H2S↑ Растворение сульфидов в кислотах: K2S + 2HCl → H2S↑ + 2KCl Необратимый гидролиз сульфидов: Al2S3 + 6H2O → 3H2S↑ + 2Al(OH)3	Осаждение черных сульфидов: Pb(NO3)2 + H2S → PbS↓ + 2HNO3	Сильный восстановитель

178.2K

Какая профессия тебе подходит? Узнай за 10 минут!

Получи больше пользы от Skysmart:

• Подготовься к ОГЭ на пятёрку.

• Подготовься к ЕГЭ на высокие баллы.

• Записывайся на бесплатные курсы для детей.

• Решай задания в бесплатном тренажёре ЕГЭ.

Алгоритм решения неорганической цепочки реакций

1. Определить ключевые моменты: какие вещества участвуют в реакции, какие характеристики и процессы описаны.
2. Составить схему превращения из реагентов и указанных условий.
3. Записать необходимые уравнения реакции, не забывая расставить коэффициенты.

Разбор заданий ЕГЭ

Задание 1

Карбид алюминия сожгли в кислороде, образовавшийся газ пропустили через избыток раствора гидроксида калия. К полученному раствору добавили раствор нитрата хрома (III), что привело к образованию осадка и выделению газа. Осадок отделили и обработали при нагревании раствором, содержащим пероксид водорода и гидроксид натрия, в результате чего раствор приобрел желтый цвет. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Решение:

Ключевые моменты:

• При сжигании карбида алюминия Al₄C₃ в кислороде будет выделяться углекислый газ CO₂.
• Гидроксид калия KOH, при взаимодействии с избытком которого кислотный оксид CO₂ даст среднюю соль — карбонат калия K₂CO₃.
• Нитрат хрома (III) Cr(NO₃)₃ в реакции с раствором карбоната калия перейдет в осадок Cr(OH)₃, также выделяется углекислый газ CO₂.
• Пероксид водорода H₂O₂ и гидроксид натрия NaOH вступают в ОВР с гидроксидом хрома (III) с образованием раствора желтого цвета — хромата натрия Na₂CrO₄.

Схема превращений:

Реакции:

1. Al₄C₃ + 6O₂ = 2Al₂O₃ + CO₂↑
2. CO₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O
3. 3K₂CO₃ + 2Cr(NO₃)₃ + 3H₂O = 6KNO₃ + 2Cr(OH)₃ ↓+ 3CO₂↑
4. 2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4NaOH = 2Na₂CrO₄ + 8H₂O

Задание 2

Гидросульфид натрия обработали бромоводородом, в результате чего образовался газ, далее вступивший в реакцию с сернистым газом. Полученный твердый продукт растворили в концентрированной азотной кислоте, а выделившийся бурый газ полностью прореагировал с гидроксидом бария. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Решение:

Ключевые моменты:

• Гидросульфид натрия NaHS и бромоводород HBr вступают в реакцию ионного обмена с образованием газа H₂S.
• Сероводород вступает в ОВР с SO₂ с образованием серы S.
• С концентрированной азотной кислотой HNO₃ сера вступает в ОВР, выделяется бурый газ NO₂.
• Бурый газ в щелочах (Ba(OH)₂) диспропорционирует с образованием двух солей: Ba(NO₃)₂ + Ba(NO₂)₂.

Схема превращений:

Реакции:

1. NaHS + HBr = NaBr + H₂S↑
2. 2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O
3. S + 6HNO₃(к) = H₂SO₄ + 6NO₂↑+ 2H₂O
4. 4NO₂ + 2Ba(OH)₂ = Ba(NO₃)₂ + Ba(NO₂)₂ + 2H₂O