Кочкаров Ж.А. Химия в уранениях реакций

ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА КИСЛЫЕ СОЛИ

В заданиях ЕГЭ в части С имеются задачи на кислые соли. При решении задач на избыток и недостаток в ходе кислотно-основных реакций следует обратить внимание на то, что могут образовывать­ ся не только средние, но и кислые соли, или одновременно — сред­ няя и кислая соли, или одновременно две кислые соли. Эти задачи не представляют особой сложности, если следовать определенной методике их решения.

1. Реакции нейтрализации с участием

ангидридов двухосновных кислот

1.1. Кислые соли образуются в избытке кислоты или кис­ лотного оксида:

♦ При соотношении v(C02) : v(30H ) = 1 : 1 :

С 02 + NaOH = NaHC03; S02 + NaOH = NaHS03

S03 + NaOH = NaHS04; H2S04+ NaOH = NaHS04 ♦ При соотношении v(C02) : v(3(OH)2) = 2: 1:

2C02 + Ba(OH)2 = Ba(HC03)2; 2S02 + Ba(OH)2= Ba(HS03)2

2S03 + Ba(OH)2 = Ba(HS04)2

1.2. Средние соли образуются в избытке щелочи:

♦ При соотношении v(C02) : v(30H ) = 1 : 2 :

С 02 + 2NaOH = Na2C 03 + Н20; S02 + 2NaOH = Na2S03 + H20 S03 + 2NaOH = Na2S04+ H20; H2S04+ 2NaOH = Na2S04+ 2H20 ♦ При соотношении v(C02) : v(3(OH)2) = 1 : 1 :

C 02 + Ba(OH)2 = BaC03+ H20; S02 + Ba(OH)2= BaS03+ H20 S03 + Ba(OH)2 = BaS04 + H20

1.3. При других промежуточных соотношениях образуются как средняя, так и кислая (кислые) соли.

♦ Пусть имеем соотношение v(C02) : v(NaOH) = 1 : 1,5, кото­ рое находится между 1 : 1 и 1 : 2. Это значит, что образуются две соли: в данном случае — кислая и средняя. Тогда вначале выбираем реакцию с соотношением реагирующих веществ 1 : 1:

С 02 + NaOH = NaHC03 (1 : 1)

240

Глава 2. Решение задач на кислые соли

В растворе в избытке остается

v(NaOH) = 2,5 - 2 = 0,5 моль,

так как:

Na2C 03 + NaOH Ф

♦ Если соотношение реагирующих веществ выходит за преде­ лы соотношения 1 :1, то образуется кислая соль. Пусть имеем соот­ ношение 1 : 0,5, тогда можно записать уравнение реакции:

С 02 + NaOH = NaHC03

0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль

В растворе в избытке остается

v(C02) = 1 - 0,5 = 0,5 моль,

так как

NaHC03 + С 02*

2. Реакции нейтрализации с участием ангидридов трехосновных кислот

2.1. При нейтрализации оксида фосфора (V) щелочью в зависи­ мости от молярного соотношения реагентов могут образоваться следующие продукты:

Р20 5 + 2NaOH + Н20 = 2NaH2P 04, v(P20 5) : v(NaOH) = 1 : 2 (1) Р20 5 + 4NaOH = 2Na2HP04 + H20, v(P20 5) : v(NaOH) = 1 : 4 (2) P20 5 + 6NaOH = 2Na3P 04 + 3H20 , v(P20 5) : v(NaOH) = 1 : 6 (3)

241

Химия в уравнениях реакций

♦ Если соотношение реагирующих веществ находится между пределами соотношений 1 :2 и 1 :4, то образуются две кислые соли

Ответ: v(Na2HP04) = 1 моль, v(NaH2P04) = 1 моль

♦ Если полученное соотношение находится между 1 : 4 и 1 : 6, то образуются две соли — Na2HP04и Na3P04. Пусть имеем соотноше­ ние v(P20 5) : v(NaOH) = 1 : 5 , тогда можно записать вторую реак­ цию:

Р20 5 + 4NaOH = 2Na2HP04 + Н20

1моль 4 моль 2моль

В растворе в избытке остается v(NaOH) = 5 - 4 = 1 моль, поэто­ му протекает реакция нейтрализации:

Ответ: v(Na3P 04) = 1 моль, н (Na2HP04) = 1 моль

♦ Если полученное соотношение выходит за соотношение 1 : 2,

В растворе в избытке остается v(P2Os) = 1 - 0,25 = 0,75 моль, так как

NaH2P04+ Р205*

242

Глава 2. Решение задач на кислые соли

♦ Если полученное соотношение выходит за соотношение 1 : 6, то образуется средняя соль Na3P 0 4. Пусть имеем соотношение v(P20 5) : v(NaOH) = 1:7, тогда можно записать реакцию:

Р20 5 + 6NaOH = 2Na3P 04 + 3H20

В растворе в избытке остается v(NaOH) = 7 - 6 = 1 моль, так как

Na,PO, + NaOH/:

34

3.В реакциях нейтрализации участвуют трехосновная кислота и щелочь

Н3Р 04+ NaOH = NaH2P04 + Н20 (1 : 1)

H3P04+ 2NaOH = Na2HP04 + 2Н20 (1:2)

H3P04+ 3NaOH = Na3P04 + 3H20 (1:3)

При соотношении 1 : К, где К < 1, получим NaH2P 04. При соотношении 1 : К, где К > 3, получим Na3P 04.

При соотношении 1: К, где 2 > К > 1, получим NaH2P04 и Na2HP04. При соотношении 1: К, где 3 > К > 2, получим Na3P 04 и Na2HP04.

4. В реакциях нейтрализации участвуют кислые соли

При v(Na2C 03) : v(NaHS04)= 1 :1 образуется NaHC03 (избыток Na2C 03).

При v(Na,CO,) : v(NaHS04) = 1 : 2 образуется СО, (избыток NaHSO,,).

При v(Na2C 03) : v(NaHS04) = 1 : v <1 образуется NaHC03 (из­ быток Na2C 03).

При v(Na,COr) : v(NaHS04) = 1 : v > 2 образуется СО, (избыток NaHS04).

При v(Na2C 03) : v(NaHS04) = 1 : 2 > v > 1 образуются NaHC03

иC 02.

♦Пусть v(Na2C 03) : v(NaHS04) = 1 : 1,5, что находится между

(1:1) и (1:2), следовательно, образуются NaHC03H С 02:

243

Химия в уравнениях реакций

Образуется в растворе: v(C02) = 0,5 моль.

Остается в растворе: v(NaHC03)H36= 1 моль - 0,5 моль = 0,5 моль. 4.2. Na3P 04 + NaHS04 = NaH2P 04 + Na2S04 (1 : 1)

Na3P 04+ 2NaHS04= Na2HP04 + 2Na2S04 (1 : 2)

Na3P 04+ 3NaHS04= Na3P04 + 3Na2S04 (1 : 3)

NaHS04).

Промежуточные соотношения:

При v(Na3P 04) : v(NaHS04) = 1 : v < 1 образуется Na2HP04.

244

Примеры решения конкретных задач

З а д а ч а . Через раствор, содержащий 60 г NaOH, пропустили 44,8 л С 02. Найти количество вещества образовавшейся соли.

Р е ш е н и е Рассчитаем количество вещества:

v(C02) = V/Vm= 44,8 (л)/22,4 (л/моль) = 2 моль, v(NaOH) = т/М= 60(г)/40 (г/моль) = 1,5 моль.

Найдем их соотношение: v(C02) : v(NaOH) = 2 : 1,5 = 1 : 0,75.

вывод, чтоС 02 в избытке, следовательно образуется кислая соль:

С 02+ NaOH = NaHC03

1,5 моль 1,5 моль 1,5 моль

v(NaHC03) = v(NaOH) = 1,5 моль.

В избытке в растворе остается: v(C02) = 2 - 1,5 = 0,5 моль, так

как

C 02+NaHC03* Ответ: v(NaHC03) = 1,5 моль

Задача. Оксид фосфора (V) количеством вещества 0,1 моль пропустили через 200 г 8,4%-ного раствора гидроксида калия. Ка­ кие вещества и в каких количествах получатся?

Р е ш е н и е Находим массу и количество вещества в растворе:

т(КОН) = со • т фра) = 0,084 • 200(г) = 16,8 г, н(КОН) = т/М = 16,8,756 , = 0,3 моль.

245

раем уравнения реакций (1) и (2), определяем, что в ходе этих реак­ ций в растворе образуются две кислые соли — дигидрофосфат и гидрофосфат калия.

Теперь запишем уравнение реакции (1) еще раз и произведем

♦по условию задачи: ОД моль ОД моль ОД моль

Врастворе остается: v(KH2P 04) = 0,2 моль - ОД моль = 0,1 моль.

Врастворе бразуется: У ^Н РО Д = 0,1 моль.

Ответ: v(KH2P 04) = ОД моль, v(K,HP04) = ОД моль

Задача. Найти количества веществ, полученных при растворе­ нии 22,4 л углекислого газа в 480 г 10%-го раствора гидроксида натрия.

246

Глава 2. Решение задач на кислые соли

Так как отношение v(C02) : v(NaOH) = 1 : 1,2 находится между 1 : 1 и 1 : 2, то выбираем уравнения реакций (1) и (2) и определяем, что в ходе этих реакций в растворе образуются две соли — гидро­ карбонат и карбонат натрия.

Теперь запишем уравнение реакции (1) еще раз и произведем простые расчеты количества веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, относительно того вещества, которое в недостатке:

Видно, что щелочь взята в избытке:

v(NaOH)Ha6 =1,2 моль - 1 моль = 0,2 моль.

Поэтому имеет место следующее уравнение реакции:

и образуется: н (Na2C 03) = 0,2 моль.

Ответ: v(NaHC03) = 0,8 моль, v(Na2C 03) = 0,2 моль.

Задача. К 50 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой до­ лей 11,76% прибавили 150 г раствора гидроксида калия с массовой долей 5,6 % . Найти количество вещества, образовавшегося в растворе.

Р е ш е н и е

247

Химия в уравнениях реакций

Отношение 1 : 2,5 находится между 1 : 2 и 1 : 3, поэтому выби­ раем уравнения реакций (2) и (3) и определяем, что в ходе этих реак­ ций в растворе образуются две соли — гидрофосфат и фосфат калия, а по уравнению реакции (2) в недостатке получается кислота.

v(K3P 04) = 0,03 моль.

Ответ: v(K2HP04) = 0,03 моль, v(K3P04) = 0,03 моль.

Задача. Газ, полученный при сжигании 6,4 г серы, без остатка про­ реагировал с 138 мл 8 %-нош раствора гидроксида натрия (р = 1,087 г/ мл). Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.

248

Глава 2. Решение задач на кислые соли

Соотношение v(S02) : v(NaOH) = 1 : 1,5 находится между (1:1) и (1 : 2), в ходе этих реакций в растворе образуются две соли — гидросульфит и сульфит натрия, по первой реакции S02 получается в недостатке.

S02 + NaOH = NaHS03,

v(NaOH)H36biTOK= 0,3 моль - 0,2 моль = 0,1 моль,

поэтому следует вторая реакция:

NaHS03 + NaOH = Na2S03 + Н20,

0,1 моль 0,1 моль 0,1 моль

Далее рассчитываем массы и массовые доли веществ в растворе:

ш(NaHS03) = (10,4/162,8) • 100 % = 6,4 %, со(Na2S03) = (12,6/162,8) • 100 % = 7,74 %, Ответ: co(NaHS03) = 6,4 %, oo(Na2S03) = 7,74 %.

Задача. Газ, полученный в результате взаимодействия гидрокар­ боната натрия массой 16,8 г с соляной кислотой, без остатка прореаги­ ровал со 150 мл 9 %-нош раствора гидроксида натрия (р = 1,09 г/мл). Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.

Р е ш е н и е v(NaHC03) = 16,8/84 = 0,2 моль, NaHC03 + НС1 = NaCl + С 02 + Н20,

0,2 моль 0,2 моль 0,2 моль

V(C02) = v(NaHC03) = 0,2 моль, т{С 02) = 0,2 моль • 44 г/мл = 8,8 г,

249