Качественные задачи на классификацию веществ, их получение и превращение

Пример 13. Какие из соединений: аммиак, сероводород, метан, селеноводород – при растворении в воде способны присоединять протоны, а какие их отщепляют?

Решение.

– аммиак при растворении в воде может присоединять протоны (ионы водорода), при этом образуется ион аммония. Связь молекулы аммиака с протоном осуществляется по донорно-акцепторному механизму:

NH₃ + H⁺ = [NH₄]⁺;

– сероводород и селеноводород в водном растворе проявляют кислотные свойства, то есть могут диссоциировать с образованием катиона водорода и аниона кислотного остатка:

H₂S ⇄ H⁺ +HS^– HS^– ⇄ H⁺ + S^2–;

H₂Se ⇄ H⁺ +HSe^– HSe^– ⇄ H⁺ + Se^2–;

– метан в воде не растворяется, а значит, не присоединяет протоны и не отщепляет их.

Пример 14. Очень чистый кремний для транзисторов готовится путем превращения химически чистого кремния в четыреххлористый (или четырехбромистый) кремний и восстановление последнего водородом. Напишите соответствующие уравнения реакций.

Решение.

1) получение хлорида (бромида) кремния:

Si + 2Cl₂ = SiCl₄ (температура 340 – 420°С, в токе аргона);

Si + 2Br₂ = SiBr₄ (температура 620 – 700°С, в токе аргона);

2) восстановление галогенида кремния водородом:

SiCl₄ + 2H₂ = Si + 4HCl (температура 800°С);

Si Br ₄ + 2H₂ = Si + 4HBr (температура 800°С).

Пример 15. Оксид серы (VI) может быть получен в лабораторных условиях при нагревании оксида фосфора (V) с концентрированной серной кислотой. Напишите уравнение этой реакции. Является ли она окислительно-восстановительной?

Решение.

Уравнение процесса:

+1 +6 –2    +5  –2        +6 –2      +1 +5 –2

3H₂SO₄ + P₂O₅ = 3SO₃ + 2H₃PO₄

Реакция основана на гигроскопичности оксида фосфора (V)/ Окислительно-восстановительной данная реакция не является, так как ни один из химических элементов не изменяет степень окисления.

Пример 16. В процессе удаления серы из чугуна лежит реакция между сульфидом железа и оксидом кальция. При этом получается соединение кальция, обладающее способностью при действии кислоты давать сероводород. Составьте уравнение реакции между сульфидом железа и оксидом кальция.

Решение.

Уравнение реакции:

FeS + CaO = FeO + CaS.

Пример 17. Определение серы в железных сплавах осуществляется следующим образом: 1) сплав растворяется в соляной кислоте; 2) образующиеся при этом газы пропускают через раствор хлорида кадмия, при этом образуется желтый осадок; 3) к раствору с осадком приливают раствор медного купороса – осадок становится черным; 4) черный осадок отфильтровывают, промывают, затем его помещают в заранее взвешенный тигель и прокаливают при доступе воздуха, после чего тигель снова взвешивают. Напишите уравнения реакций, учтя, в виде какого соединения сера должна содержаться в железных сплавах.

Решение.

1) Сера в сплавах с железом содержится в виде сульфида. При растворении сплава в соляной кислоте происходит реакция:

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑.

2) Сероводород осаждает ионы кадмия Cd²⁺:

CdCl₂ + H₂S = 2HCl + CdS.

3) При добавлении к раствору с осадком сульфида кадмия раствора медного купороса образуется черный осадок сульфида меди (II). Реакция протекает потому, что сульфид меди (II) менее растворимое соединение, чем сульфид кадмия:

CdS + CuSO₄ = CdSO₄ + CuS↓.

4) Прокаливание сульфида меди (II) приводит к образованию оксида меди (II) и оксида серы (IV):

2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂↑ (температура 300–500°С).

Массу серы в сплаве рассчитывают по массе выделившегося оксида серы (IV).