17. Примеры решений качественных задач по теории электролитической диссоциации и ионным реакциям

Задача 1. Среди перечисленных ниже веществ укажите те, которые в водном растворе будут диссоциировать, и напишите уравнения реакций: Na₂CO₃, Cu(OH)₂, Сa(OH)₂, HNO₃, AgCl, ZnSO₄, Al₂O₃.

Ответ: в растворах данных веществ диссоциация будет наблюдаться в случаях: Na₂CO₃, Сa(OH)₂, HNO₃, ZnSO₄, т. к. эти вещества – сильные электролиты:

Сa(OH)₂  Сa²⁺ + 2OH^- Na₂CO₃  2Na⁺ + CO₃^2-

1 ступень Сa(OH)₂  СaOH⁺ + OH^- HNO₃  H⁺ + NO₃^-

2 ступень СaOH⁺  Сa²⁺ + OH^- ZnSO₄  Zn²⁺ + SO₄^2-

Такие вещества, как Cu(OH)₂ , AgCl, Al₂O₃ в растворе диссоциировать не будут, т. к. – первые два – нерастворимы в воде, а третье – типичный оксид, а оксиды диссоциации не подвергаются. (Но, несмотря на то, что первые два вещества - плохо растворимы в воде, диссоциация их все же будет происходить, но в очень незначительной степени)

Задача 2. Среди приведенных ниже веществ укажите, с какими из них будут взаимодействовать растворы: а) серной кислоты б) гидроксида калия в) нитрата серебра: HNO₃, Ba(OH)₂, ZnSO₄, Cu, H₂SiO₃, Al, FeO, SrBr₂.

I) Серная кислота в растворе взаимодействует с:

а гидроксидом бария (нейтрализация и выпадение осадка):

H₂SO₄ + Ba(OH)₂  BaSO₄ + 2H₂O

2H⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2OH^-  BaSO₄ + 2H₂O

б) металлическим алюминием (т. к. Al стоит в ряду напряжений металлов до водорода)

2Al + 3H₂SO₄  Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

2Al + 6H⁺  2Al³⁺ + 3H₂

в) основным оксидом (нейтрализация):

FeO + H₂SO₄  FeSO₄ + H₂O

FeO + 2H⁺  Fe²⁺ + H₂O

г раствором соли (т. к. выпадает осадок):

H₂SO₄ + SrBr₂  SrSO₄ + 2HBr

Sr²⁺ + SO₄^2-  SrSO₄

Серная кислота не взаимодействует: с сульфатом цинка, т. к. анионы кислоты и соли совпадают; с медью, т. к. она стоит в ряду напряжений после водорода (с медью реагирует только концентрированная серная кислота при нагревании); с кремниевой и азотной кислотами, т. к. кислоты между собой не взаимодействуют.

II) Гидроксид калия в растворе взаимодействует с:

a) азотной кислотой (нейтрализация):

KOH + HNO₃  KNO₃ + H₂O

H⁺ + OH^- H₂O

б раствором соли (т. к. в недостатке щелочи выпадает осадок):

2KOH + ZnSO₄  Zn(OH)₂ + K₂SO₄

Zn²⁺ + 2OH^-  Zn(OH)₂

В избытке щелочи осадок растворяется, переходя в комплексное соединение, потому что гидроксид цинка – амфотерное основание. Поэтому при избытке КОН осадка наблюдаться не будет, но реакция пойдет:

4KOH + ZnSO₄  K₂Zn(OH)₄ + K₂SO₄

Zn²⁺ + 4OH^-  Zn(OH)₄^2-

в с кремниевой кислотой (нейтрализация):

2KOH + H₂SiO₃  K₂SiO₃ + 2H₂O

2OH^- + H₂SiO₃  SiO₃^2- + 2H₂O

г) с алюминием (т. к. Al соответствует амфотерному оксиду):

2Al + 2KOH + 6H₂O 2KAl(OH)₄ +3H₂

2Al + 2OH^- + 6H₂O  2Al(OH)₄^- + 3H₂

КОН не взаимодействует с раствором бромида стронция, т. к. при этом не образуется ни газа, ни осадка; не взаимодействует с оксидом железа (II), т. к. FeO – основной оксид; не взаимодействуют с раствором гидроксида бария, т. к. гидроксиды основной природы (в данном случае щелочи) не взаимодействуют между собой; не взаимодействует с медью, т. к. Cu – не соответствует ни кислотному, ни амфотерному оксиду.

III) Нитрат серебра в растворе взаимодействует с:

а гидроксидом бария (т. к. выпадает осадок):

2AgNO₃ + Ba(OH)₂  Ba(NO₃)₂ + Ag₂O + H₂O

2Ag⁺ + 2OH^-  Ag₂O + H₂O

Следует учесть, что таких гидроксидов, как AgOH и Hg(OH)₂, HgOH не существует – они сразу же разлагаются на оксид металла и воду.

б) раствором сульфата цинка (т. к. выпадает осадок на холоду):

2AgNO₃ + ZnSO₄  Ag₂SO₄ + Zn(NO₃)₂

2Ag⁺ + SO₄^2-  Ag₂SO₄

в) раствором бромида стронция (т. к. выпадает осадок):

2AgNO₃ + SrBr₂  2AgBr + Sr(NO₃)₂

Ag⁺ + Br^-  AgBr

г медью и алюминием, т. к. они стоят в ряду напряжений левее серебра:

2AgNO₃ + Cu  Cu(NO₃)₂ + 2Ag

2Ag⁺ + Cu  Cu²⁺ + 2Ag

3AgNO₃ + Al  Al(NO₃)₃ + 3Ag

3Ag⁺ + Al  Al³⁺ + 3Ag

Задача 3. Осуществите следующие превращения:

Zn  ZnSO₄  ZnCl₂  Zn(NO₃)₂  Zn(OH)₂  ZnO  Na₂Zn(OH)₄

1. Т. к. Zn стоит в ряду напряжений до водорода, он взаимодействует с H₂SO₄:

Zn + H₂SO₄  ZnSO₄ + H₂

Zn + 2H⁺  Zn²⁺ + H₂

2. Превращения в растворах идут лишь в том случае, если при этом выделяется газ или выпадает осадок!

Для превращения из сульфата в хлорид нужно пользоваться растворами хлоридов кальция, стронция, бария, т. к. только с растворами этих солей возможен осадок:

ZnSO₄ + BaCl₂  BaSO₄ + ZnCl₂

Ba²⁺ + SO₄^2-  BaSO₄

Неправильно: ZnSO₄ + 2KCl  K₂SO₄ + ZnCl₂ (реакция до конца не идет, т. к. в процессе не образуется ни газа, ни осадка)

3. Для осуществления превращения из хлорида в нитрат нужно пользоваться растворами нитратов серебра, свинца(II), ртути(I), т. к. только с растворами этих солей возможен осадок:

ZnCl₂ + Pb(NO₃)₂  PbCl₂ + Zn(NO₃)₂

Pb²⁺ + 2Cl^-  PbCl₂

4. Действие недостатком щелочи (т. к. выпадает осадок):

Zn(NO₃)₂ + Ba(OH)₂  Ba(NO₃)₂ + Zn(OH)₂

Zn²⁺ + 2OH^-  Zn(OH)₂

5. Т. к. гидроксид цинка – плохо растворимое в воде основание, оно термически разлагается, теряя воду:

Zn(OH)₂  ZnO + H₂O (условие - нагревание)

6. Поскольку оксид цинка – амфотерный, он растворяется в избытке концентрированной щелочи при нагревании:

ZnO + H₂O + 2NaOH  Na₂Zn(OH)₄

ZnO + H₂O + 2OH^-  Zn(OH)₄^2-