Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

Рис. 7.2. Влияние порядка сливания реагентов на состав образующихся солей:

а— Н3РО4 + Ва(ОН)2 (по каплям);

б— Ва(ОН)2 + Н3РО4 (по каплям)

Изменим порядок сливания растворов реагентов, т. е. к раствору щелочи будем приливать раствор кислоты. Вначале реакция протекает в избытке щелочи и образуется средняя соль Ва3(РО4)2, которая по мере добавления кислоты будет превращаться сначала в ВаНРО4, а затем в Ва(Н2РО4)2, т. е. вначале осадок образуется, затем растворяется:

ЗВа(ОН)2 + 2Н3РО4 = Ва3(РО4)2^ + 6Н2О;

Ва3(РО4)2 + Н3РО4 = ЗВаНРО4^;

ВаНРО4 + Н3РО4 = Ва(Н2РО4)2.

Порядок смешивания реагентов влияет на состав продуктов и в случаях взаимодействия SO? + щелочь, СО2 + щелочь, H9S + щелочь, А1С13 + КОН.

Например, к раствору А1С13 по каплям добавляем раствор КОН:

А1С13 + КОН = А1ОНС12 + КС1;

А1ОНС12 + КОН = А1(ОН)2С1 + КС1; А1(ОН)2С1 + ЗКОН = А1(ОН)3Ф + КС1;

А1(ОН)3 + ЗКОН = К3[А1(ОН)6].

К раствору КОН по каплям добавляют раствор А1С13. В этом случае вначале образуется комплексная соль:

6КОН + А1С13 = К3[А1(ОН)6] + ЗКС1,

а конечными продуктами будут А1(ОН)3 и КС1.

Не влияет на состав продуктов порядок смешивания реа­ гентов в случаях AgNO3 + НС1, КОН + HNO3 и др.

7.4. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ КЛАССАМИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Металлы и неметаллы являются родоначальниками двух разных рядов сложных веществ, включающих оксиды, кисло­

ты, основания и соли. В каждом ряду из одних и тех же ве­ ществ прямо или косвенным путем можно получить другие,

поэтому эти ряды называются генетическими (рис. 7.3).

Связи в генетических рядах двухсторонние, что на схеме по­ казано обоюдонаправленными стрелками (<-»).

Рис. 7.3. Генетические ряды металлов и неметаллов

Примеры генетического ряда металлов:

Са о СаО о Са(ОН)2 о СаСО3

и неметаллов:

Р о Р2О5 <-> Н3РО4 К3РО4.

Вещества одного и того же генетического ряда по хими­ ческой сущности подобны и между собой не реагируют. Слож­

ные вещества различных генетических рядов (металлов и неметаллов) взаимодействуют между собой, образуя соли. Например:

ЗСаО + Р2О5 = Са3(РО4)2; ЗСа(ОН)2 + 2Н3РО4 = Са3(РО4)Д + 6Н2О;

ЗСаО + 2Н3РО4 = Са3(РО4)2^ + ЗН2О;

ЗСа(ОН)2 + Р2О5 = Са3(РО4)2Ф + ЗН2О;

ЗСаСО, + 2Н,РО. = Са,(РО,), + ЗСО,Т + ЗН,О.

В генетических рядах степень окисления атомов не­ металла или металла в сложных веществах сохра­ няется:

S -> SO, -> H,SO, -> K,SO, -> SO,;

Fe -> Fe2O3 -> FeCl3 -> Fe(OH)3 -» Fe2O3.

204 Общая химия

ных веществ; эти реакции могут быть окислительно-восста­ новительными или не быть таковыми:

+5-2 t +4 ж ° ж

4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3+12NO2T + 30/Г; 2КНСО3 = К2СО3 + СОJ + Н2О.

3. Реакции замещения, в результате которых атомы просто­ го вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе; в неорганической химии все реакции замещения — окислительно-восстановительные:

Си + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag^;

Fe2O3 + ЗН2 = ЗН,0 + 2Fe.

4. Реакции обмена, в результате которых два сложных ве­ щества обмениваются своими составными частями, образуя два новых сложных вещества; эти реакции протекают без изменения степени окисления атомов элементов (частный случай таких реакций — реакции нейтрализации). Условия протекания реакций обмена в водных растворах: выделение газа,* выпадение осадка, образование слабого электролита:

КОН + НС1 = КС1 + Н2О;

Na2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4i + 2NaNO3.

Тепловой эффект

1. Экзотермические реакции, протекающие с выделением тепла Q (выделение тепла показывают +Q); экзотермическими

* Пример реакции, которая одновременно является реакцией и

обмена, и разложения:

С°2Т

КНСО3 + НС1 = КС1 + Н2СО3^ " .

Н2О

Изменение степени окисления

I. Окислительно-восстановительные реакции, в которых степени окисления атомов изменяются, так как между ними происходит обмен электронами:

H2s + ci2 = S + 2НС1;

+5 -2 +3 0

2KNO3 = 2KNO2 + О2Т.

2. Реакции, протекающие без изменения степени окисления

атомов элементов (не окислительно-восстановительные):

ВаСО3 = ВаО + СО2Т;

K2ZnO2 + 4НС1 = 2КС1 + ZnCl2 + 2Н2О.

Участие в реакции катализатора

1. Каталитические реакции, протекающие с участием ка­

катализатора. Это, например, все реакции ионного обмена:

H2SO4 + Ва(ОН)2 = BaSOj + 2Н2О

и горения углеводородов:

Наличие раздела фаз* реагирующих (исходных) веществ

1. Гомогенные реакции — это реакции между веществами,

находящимися в одной фазе, как правило, жидкой или газо­

* Фаза — это совокупность химически и структурно одинаковых частей системы, отделенных от других частей поверхностью разде­ ла. Так, в системе СаСО3 (тв) = СаО (тв) + СО2 (г) — три фазы: твердый СаСО3, твердый СаО и газообразный СО2.

образной (агрегатное состояние указывают буквами «г» и «ж»; «р-р» означает, что вещество находится в растворе:* )

Н2 (г) + С12 (г) = 2НС1 (г);

NaOH (р-р) + НС1 (р-р) = NaCl (р-р) + Н2О (ж);

NH3 (г) + НС1 (г) = NH4C1 (тв).

Гомогенные реакции протекают сразу во всем объеме ре­ акционной смеси (растворе, газовой фазе).

2. Гетерогенные реакции — это реакции, в которых исход­ ные (реагирующие) вещества находятся в разных агрегатных состояниях либо только в твердом состоянии (твердое или кристаллическое состояние обозначается «тв»):

СаО (тв) + СО2 (г) = СаСО3 (тв);

Zn (тв) + 2НС1 (р-р) = ZnCl2 (р-р) + Н2 (г);

Си (тв) + S (тв) = CuS (тв).

В случае гетерогенных реакций химическое взаимодействие протекает только на поверхностях раздела фаз: тв + р-р, тв + г, тв + ж, ж + г, тв + тв.

Одну и ту же реакцию, как правило, можно охарактери­ зовать сразу по нескольким признакам. Например, реакция,

уравнение которой

N2 (г) + ЗН2 (г) # 2NH3,

может рассматриваться одновременно как обратимая, катали­ тическая, гомогенная, окислительно-восстановительная, экзо­ термическая реакция соединения.

* В некоторых пособиях можно встретить другое определение: гомогенными называются реакции, в которых как исходные вещества, так и продукты находятся в одном фазовом состоянии.