Генетическая связь важнейших классов неорганических веществ. Важнейшие классы неорганических веществ. Оксиды. Гидроксиды. Соли. Кислоты, основания, амфотерные вещества. Важнейшие кислоты и их соли. Генетическая связь важнейших классов неорганических
Многие вещества, являющиеся бинарными соединениями и не относящиеся к классу солей, не могут существовать в растворе вследствие протекания полного необратимого гидролиза.
Например:
1. Гидролиз карбидов металлов дает возможность получения углеводородов:
2. Гидролиз галогенидов неметаллов приводит к образованию кислородсодержащей кислоты и галогеноводо-рода:
3. Фосфиды, нитриды некоторых металлов разлагаются водой до соответствующего основания и фосфина или аммиака (водородного соединения неметалла):
Обратите внимание, что во всех реакциях гидролиза степени окисления химических элементов не изменяются.
Окислительно-восстановительные реакции к реакциям гидролиза обычно не относят, хотя при этом и происходит взаимодействие вещества с водой:
Вопросы и задания к § 16
- Выберите примеры органических веществ, подвергающихся гидролизу: глюкоза, этанол, бромметан, метаналь, сахароза, метиловый эфир муравьиной кислоты, стеариновая кислота, 2-метилбутан.
Составьте уравнения реакций гидролиза; в случае обратимого гидролиза укажите условия, позволяющие сместить химическое равновесие в сторону образования продуктов реакции.
- Какие соли подвергаются гидролизу? Какую среду могут иметь при этом водные растворы солей? Приведите примеры.
- Какие из солей, формулы которых: Na 3 PO 4 , Cu(NO 3) 2 , K 2 SO 4 , NH 4 NO 3 , NiSO 3 , K 2 CO 3 , подвергаются гидролизу по катиону?
- Какие из солей, формулы которых: CaS, MgCl 2 , Na 2 SO 3 , Al 2 (S0 4) 3 , HCOOK, BaI 2 , Ca(NO 3) 2 , подвергаются гидролизу по аниону?
Составьте уравнения их гидролиза, укажите среду.
- В какой цвет окрасится раствор каждой соли при добавлении лакмуса: SrCl 2 , Rb 2 SiO 3 , BaBr 2 , Fe(NO 3) 2 , АlВr 3 , Li 2 CO 3 , Nal, KNO 3 ?
Дайте объяснение с помощью уравнений реакций гидролиза.
- Изменится ли окраска растворов следующих солей после добавления фенолфталеина: KI, АlСl 3 , K 2 SO 3 , (NH 4) 2 SO 4 , NaCN?
Напишите уравнения реакций гидролиза.
- В раствор хлорида цинка поместили кусочек цинка, появились пузырьки газа. Что это за газ? Объясните процессы, происходящие в растворе.
- Какие из приведенных солей подвергаются гидролизу и по катиону, и по аниону: А1Вг 3 , FeCl 2 , CoSO 4 , (NH 4) 2 S0 3 , KNO 2 ?
Составьте ионные уравнения их гидролиза.
- К 50 г раствора карбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 10,6% прилили избыток раствора сульфата алюминия. Какой газ выделился при этом? Каков его объем (н. у.)?
Ответ: 1,12 л.
- Разместите соли в порядке возрастания кислотности среды их водных растворов: NH 4 Cl, NaNO 3 , Na(CH 2 ClCOO), Na(CH 3 COO), Na 2 CO 3 . Дайте объяснение.
- Добавление каких из приведенных ниже веществ к раствору хлорида железа (III) усилит гидролиз соли: НСl, NaOH, ZnCl 2 , Н 2 O, Zn? Дайте пояснения.
- Предложите способы подавления гидролиза водного раствора сульфида калия.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сульфид кальция – средняя соль, образованная сильным основанием – гидроксидом кальция (Ca(OH) 2) и слабой кислотой — сероводородной (H 2 S). Формула — CaS.
Молярная масса – 72г/моль. Представляет собой порошок белого цвета, который хорошо поглощает влагу.
Гидролиз сульфида кальция
Гидролизуется по аниону. Характер среды – щелочной. Теоретически возможна вторая ступень. Уравнения гидролиза выглядит следующим образом:
Первая ступень:
CaS ↔ Ca 2+ + S 2- (диссоциация соли);
S 2- + HOH ↔ HS — + OH — (гидролиз по аниону);
Ca 2+ + S 2- + HOH ↔ HS — + Ca 2+ + OH — (уравнение в ионной форме);
2CaS +2H 2 O ↔ Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2 ↓ (уравнение в молекулярной форме).
Вторая ступень:
Ca(HS) 2 ↔ Ca 2+ +2HS — (диссоциация соли);
HS — + HOH ↔H 2 S + OH — (гидролиз по аниону);
Ca 2+ + 2HS — + HOH ↔ H 2 S + Ca 2+ + OH — (уравнение в ионной форме);
Ca(HS) 2 + 2H 2 O ↔ 2H 2 S + Ca(OH) 2 ↓(уравнение в молекулярной форме).
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | При нагревании сульфида кальция происходит его разложение, в результате чего образуются кальций и сера. Рассчитайте массы продуктов реакции, если прокаливанию подвергли 70 г сульфида кальция, содержащего 20% примесей. |
Решение | Запишем уравнение реакции прокаливания сульфида кальция:
Найдем массовую долю чистого (без примесей) сульфида кальция: ω(CaS) = 100% — ω impurity = 100-20 = 80% =0,8. Найдем массу сульфида кальция, не содержащего примесей: m(CaS) = m impurity (CaS)× ω(CaS) = 70×0,8 = 56г. Определим количество молей сульфида кальция не содержащего примеси (молярная масса – 72 г/моль): υ (CaS) = m (CaS)/ M(CaS) = 56/72 = 0,8 моль. Согласно уравнению υ(CaS) = υ (Ca) = υ(S) =0,8 моль. Найдем массу продуктов реакции. Молярная масса кальция равна – 40 г/моль, серы – 32 г/моль. m(Ca)= υ(Ca)×M(Ca)= 0,8×40 = 32г; m(S)= υ(S)×M(S)= 0,8×32 = 25,6г. |
Ответ | Масса кальция равна 32 г, серы – 25,6 г. |
ПРИМЕР 2
Задание | Смесь, состоящую из 15 г сульфата кальция и 12 г угля, прокалили при температуре 900 o С. В результате образовался сульфид кальция и выделились угарный и углекислый газ. Рассчитайте массу сульфида кальция. |
Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия сульфата кальция и угля:
CaSO 4 +4C = CaS + 2CO + CO 2 . Найдем количество моль исходных веществ. Молярная масса сульфата кальция – 136 г/моль, угля – 12 г/моль. υ (CaSO 4) = m (CaSO 4)/ M(CaSO 4) = 15/136 = 0,11моль; υ (C) = m (C)/ M(C) = 12/12 = 1моль. Сульфат кальция в недостатке (υ(CaSO 4)<υ(C)). Согласно уравнению реакции υ(CaSO 4)=υ(CaS) =0,11 моль. Найдем массу сульфида кальция (молярная масса – 72 г/моль): m(CaS)= υ(CaS)×M(CaS)= 0,11×72 = 7,92 г. |
Ответ | Масса сульфида кальция равна 7,92 г. |