IX. Принцип «Комплексообразования»

Трехстадийный синтез серной кислоты

(промышленный контакт)

I 4FeS + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

II 2SO₂ + O₂ = 2SO₃. (450°C, V₂O₅)

III SO₃ + H₂O (из конц. H₂SO₄) = H₂SO₄;

Амфотерный гидроксид	Кислотный остаток и его валентность	Комплексный ион
Zn(OH)2 / H2ZnO2	ZnO2 (II)	[Zn(OH)4]2-
Al(OH)3 / HAlO2	AlO2 (I)	[Al(OH)4]-, [Al(OH)6]3-
Be(OH)2 / H2BeO2	BeO2 (II)	[Be(OH)4]2-
Sn(OH)2 / H2SnO2	SnO2 (II)	[Sn(OH)4]2-
Pb(OH)2 / H2PbO2	PbO2 (II)	[Pb(OH)4]2-
Fe(OH)3 / HFeO2	FeO2 (I)	[Fe(OH)4]- , [Fe(OH)6]3-
Cr(OH)3 / HCrO2	CrO2 (I)	[Cr(OH)4]-, [Cr(OH)6]3-

H₂SO₄ + nSO₃ = H₂SO₄*nSO₃ (олеум).

Трехстадийный синтез азотной кислоты

(промышленный)

I 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (800°C, Pt).

II 2NO + O₂ = 2NO₂.

III 4NO₂ + O₂ + 2 H₂O = 4HNO₃.

Способы получения металлов

Пирометаллургический (высокотемпературный):

8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe; (t) Fe₂O₃ + 3CO = 3 CO₂ + 2Fe; (t)

KCl + Na = NaCl + K; (t) CuO + H₂ = H₂O + Cu. (t)

Гидрометаллургический (из растворов):

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu; 2K[Au(CN)₂] + Zn = K₂[Zn(CN)₄] + 2Au.

Электрометаллургический (из расплавов и растворов):

2Al₂O₃ = 3O₂ + 4Al; (электролиз, 1000°С) 2NaCl = Cl₂ + 2Na; (электролиз)

2NiSO₄ + H₂O = H₂SO₄ + O₂ + 2Ni.(электролиз)

OH^¯ OH^¯ -2H2O(T)

Al³⁺ ↔ Al(OH)₃ ↔ [Al(OH)₄] ¯ ↔ AlO₂¯

H⁺ H⁺ +2H₂O

I. Принцип «Противоположности»

Металл + Неметалл

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

4Ag + 2O₃ = 2Ag₂O + 2O₂

2Na + 2C = Na₂C₂

Zn + H₂ = ZnH₂

3Fe + C = Fe₃C

6Fe + N₂ = 2Fe₃N

2Na + O₂ = Na₂O₂

Ca + 2C = CaC₂

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Неметалл + Неметалл

N₂ + 2C = C₂N₂

N₂ + 3F₂ = 2NF₃

N₂ + O₂ = 2NO

C + 2O₃ = CO₂ + 2O₂

O₃ + F₂ = OF₂ + O₂

Br₂ + S = SBr₂

Кислота + Основание

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

Кислота + Кислота

2H₂S + H₂SO₃ = 3S + 3H₂O

2HBr + H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + 2H₂O

H₂S + 4H₂O₂ = H₂SO₄ + 4H₂O

5HBr + HBrO₃ = 3Br₂ + 3H₂O

6HNO₃ + HI = HIO₃ + 6NO₂ + 3H₂O

Возможны другие случаи. Ангидриды некоторых кислот можно получить дегидратацией с помощью оксида фосфора (V), при этом степени окисления не изменяются.

2HClO₄ + P₂O₅ = Cl₂O₇ + 2HPO₃

H₂SO₄ + P₂O₅ = SO₃ + 2HPO₃

As₂O₃ + 8HCl = 2H[AsCl₄] + 3H₂O

2HNO₃ + P₂O₅ = 2HPO₃ + N₂O₅

SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O

Получение Cl2

В лаборатории:

2KMn0₄ + 16HCl _(КОНЦ.) = 5Сl₂ + 2MnCl₂ + 2KCl + 8H₂O;

K₂Cr₂O₇ + 14HCl _(КОНЦ.) = 3Cl₂ + 2CrCl₃ + 2KCl + 7H₂O

MnO₂ + 4HCl _(КОНЦ.) = MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

PbO₂ + 4HCl(_КОНЦ.) = PbCl₂ + H₂O + Cl₂

В промышленности:

2NaCl + 2H₂O = Cl₂ + 2NaOH + H₂.

Получение HCl:

В лаборатории:

NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl или

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl

В промышленности:

Cl₂ + H₂ = 2HCl (свет)

Получение NH₃:

В промышленности:

В лаборатории:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂= CaCl₂ + 2H₂O + 2NH₃

В промышленности: (при давлении до 100 МПа):

N₂ + 3H₂=2NH₃ (450°C) (Fe+Al₂O₃)

Получение H₂

В лаборатории:

1. Zn + H₂SO₄=ZnSO4 + H₂

2. 2Al + 2KOH + 6H₂O= 2K[Al(OH)₄] + 3H_2.

В промышленности:

1. Электролиз раствора KCl:

2KCl + 2H₂O = H₂+Cl₂+2KOH;

2. Конверсия метана:

СH₄ + 2H₂O = 4H₂ + CO₂; 1300°C, [Ni]

CH₄ = C + 2H₂; 350°C [Fe]

3. Конверсия воды:

С + H₂O = H₂ + CO; 1000°C

СO + H₂O = CO₂ + H_2.

Способы разложения комплексных солей

При действии избытка сильной кислоты получается две средних соли и вода:

Na[Al(OH)₄] + 4HCl = NaCl + AlCl₃ + H₂O

K₃[Cr(OH)₆] + 6HNO₃ = 3KNO₃ + Cr(NO₃)₃ + 6H₂O

При действии недостатка сильной кислоты получается средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)₄] + HCl = NaCl + Al(OH)₃ + H₂O

K₃[Cr(OH)₆] + 3HNO₃ = 3KNO₃ + Cr(OH)₃ + 3H₂O

При действии слабой кислоты получается кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)₄] + H₂S = NaHS + Al(OH)₃ + H₂O

K₃[Cr(OH)₆] + 3H₂CO₃ = 3KHCO₃ + Cr(OH)₃ + 3H₂O

 

X. Принцип «Исключительности»

Серная кислота:

8HJ + H₂SO₄ = 4J₂ + H₂S + 4H₂O

2HBr + H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + 2H₂O

C + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

3S + 2H₂SO₄ = 3SO₂ + 2H₂O

Cu + 2H₂SO₄ + 4NaNO₃ = Na₂SO₄ + Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Азотная кислота:

C + 4HNO₃ (конц.) = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

S + 6HNO₃ (конц.) = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

P + 5HNO₃ (конц.) = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

3C + 4HNO₃ (разб.) = 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

S + 2HNO₃ (разб.) = H₂SO₄ + 2NO

P + 3HNO₃ (разб.) = H₃PO₄ + 3NO

Fe(NO₃)₂ + 2HNO₃ (конц.) = Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O

PbS + 8HNO₃ (конц.) = 8NO₂ + PbSO₄ + 4H₂O

I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O

 

 

XI. Принцип «Диспропорционирования»

3CI₂ + 6KOH = 5KCI + KCIO₃ + 3H₂O (0: -1, +5)

При нагревании

CI₂ + 2KOH = KCI + KCIO + H₂O (0: -1, +1)

На холоду

3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O_{­­­­­­­}

Основание + Основание

Cu₂O + 4NH₃ + H₂O = 2[Cu(NH₃)₂]OH

CuO + 4NH₃ + H₂O = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

Cu(OH)₂ + 2NaOH (конц.) = Na₂[Cu(OH)₄]

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)_4]

Zn(OH)₂ + 4NH₃ = [Zn(NH₃)₄](OH)₂

С современных позиций это кислотно-основное взаимодействие!

 

 

II. Принцип «Двойственности»

Zn(OH)₂ + NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Be(OH)_­­­2 + NaOH = Na­_2­­[Be(OH)­_4­­_­]

Cr(OH)­_{3 ­}+ 3NaOH = Na₃[Cr(OH)­_6­]

6Al(OH)₃ = H₂O₂ + 2Al₃O₄ + 8H₂O

 

 

III. Принцип «Соответствия» или «Родства»

2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

Fe₃O₄ + 8HCl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

K₂O₂ + 2H₂O = 2KOH + H₂O₂

Mn₂O₇ + 2KOH = 2KMnO₄ + H₂O

P₂O₃ + 3H₂O = 2H₃PO₃

P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃

P₂O₅ + 2H₂O = H₄P₂O₇

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

 

 

IV. Принцип «Природа вещества»

В растворе

2NaOH + Zn + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

В расплаве

2NaOH + Zn = Na₂ZnO₂ + H₂

2FeCl₃ + Cu = CuCl₂ + 2FeCl₂ (ОВР!)

Zn + Na₂CO₃ + 3H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂ + CO₂ ↑

MgCl₂ + 2Na = Mg + 2NaCl (расплав, т.к. Na реагирует с H­_2­O)

 

 

Окислительно-восстановительные свойства:

Br₂ + H₂S = 2HBr + S↓

2NaJ + Cl₂ = J₂↓ + 2NaCl

2Al + 3CuO = Al₂O₃ + 3Cu↓

Сильная кислота вытесняет слабую из раствора соли, нелетучая - летучую

2NaNO₃(тв.) + H₂SO₄ = 2HNO₃ ↑ + Na₂SO₄

Пару HCl и HNO3 не брать!

CuSO₄ + H₂S = CuS ↓ + H₂SO₄

KBr(тв.) + H₃PO₄(конц.) = HBr ↑ + KH₂PO₄

Т.к. H₃PO₄ нелетучая неокисляющаяся кислота

 

 

V. Принцип «Растворимости вещест»

FeS + NaCl ≠, т.к. соль FeS нерастворима

Zn₃(PO₄)₂ + 12NaOH = 3Na₂[Zn(OH)₄] + 2Na₃PO₄

VI. Принцип «Сплавления»

Соль + основный оксид ≠

Соль + амфотерный оксид = соль + кислотный оксид (лет.)

Соль + кислотный оксид (нелет.) = соль + кислотный оксид (лет.)

Na­_2­CO­_3­ + SiO­_2­ = Na­­­₂SiO­₃­­­ + CO­_2­↑

P₂O₅ + 3Na₂CO₃ = 2Nа₃PO₄ + 3CO₂↑

SiO₂ + CaCO₃ = CO₂↑ + CaSiO₃

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = CO₂↑ + NaAlO₂

Al₂O₃ + 6KHSO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄ + 3H₂O

 

VII. Правило обмена

FeCl₃ + 3NH₄SCN = Fe(SCN)₃ + 3NH₄Cl

NH₄HCO₃ + NaCl = NaHCO₃↓ + NH₄Сl

2NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₂

 

 

 

 

 

 

 

_­ VIII. Принцип «Летучести»

Разложение солей

NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

NaH₂PO₄ = NaPO₃ + H₂O

2Na₂HPO₄ = Na₄P₂O₇ + H₂O

Разложение кислородсодержащих солей – окислителей:

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

4KClO₃ = KCl + 3KClO₄

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Разложение комплексных солей

При нагревании разлагаются все комплексные соли, образованные амфотерными гидроксидами

Na[Al(OH)₄] = NaAlO₂ + 2H₂O

Разложение основных солей

При нагревании разлагаются многие основные соли:

(CuOH)₂CO₃ = 2CuO + CO₂ + H₂O

Разложение сульфатов

4FeSO₄ = 2Fe₂O₃ + 4SO₂↑ + O₂↑

Fe₂(SO₄)₃ = Fe₂O₃ + 3SO₃↑

2Fe₂(SO₄)₃ = 2Fe₂O₃ + 6SO₂↑ + 3O₂↑

2CuSO₄ = 2CuO + 2SO₂↑ + O₂↑

2NaHSO₄ = Na₂S₂O₇ + H₂O↑

Na₂S₂O₇ = Na₂SO₄ + SO₃↑

2Cr₂(SO₄)₃ = 2Cr₂O₃ + 6SO₂ + 3O₂↑

 

IX. Принцип «Комплексообразования»

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = Na[Al(OH)₄]

Cr₂S₃ + 12NaOH (изб.) = 2Na₃[Cr(OH)₆] + 3Na₂S

Аɡ₂O + 4NH₃ + H₂O = 2[Аɡ(NH₃)₂]OH (Реактив Толленса)

Cu₂O + 2NaOH + H₂O = 2Na[Cu(OH)₂]

Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

2Cu + 4HCl = 2H[CuCl₂] + H₂↑