Оксид меди 2 взаимодействует с водным раствором хлорида калия


Задание 32


Задание 32.1

При электролизе водного раствора нитрата меди (II) получили металл. Металл обработали концентрированной серной кислотой при нагревании. Выделившийся в результате газ прореагировал с сероводородом с образованием простого вещества. Это вещество нагрели с концентрированным раствором гидроксида калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Демонстрационный вариант КИМ ЕГЭ по химии 2019 года

Решение

1) На катоде будет восстанавливаться медь Cu, так как в ряду активности металлов элемент находится правее водорода. В случае кислородсодержащего аниона NO3- на аноде будет выделяться кислород O2 из воды.

2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cu + 4HNO3 + O2 (электролиз)

2) Медь растворили в концентрированной серной кислоте при нагревании. В этом случае медь окислилась до степени окисления +2, а серная кислота восстановилась до оксида серы (IV):

Cu + 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

3) Оксид серы (IV) взаимодействует с сероводородом с образованием простого вещества – серы, данная реакция является реакцией диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления серы):

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

4) Сера (простое вещество) также вступает в реакцию диспропорционирования с раствором гидроксида калия при нагревании:

3S + 6KOH = 2K2S + K2SO3 + 3H2O


Задание 32.2

К раствору бромида железа(III) прилили раствор карбоната натрия. Образовавшийся осадок бурого цвета отфильтровали, промыли и прокалили. Получившийся после прокаливания порошок сплавили с гидроксидом калия. Полученное вещество обработали избытком соляной кислоты, в результате получили окрашенный раствор.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) К раствору бромида железа(III) прилили раствор карбоната натрия, при этом образовался бурый осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3:

2FeBr3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2 + 6NaBr

2) Образовавшийся осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3 отфильтровали и промыли. В результате его последующего прокаливания образовался порошок - оксид железа (III) Fe2O3:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

3) Полученный оксид железа (III) Fe2O3 сплавили с гидроксидом калия, при этом образовался диоксоферрат (III) калия KFeO2:

Fe2O3 + 2KOH = 2KFeO2 + H2O

4) Полученный диоксоферрат (III) калия KFeO2 обработали избытком соляной кислоты, в результате реакции получен окрашенный раствор хлорида железа (III):

KFeO2 + 4HCl = FeCl3 + KCl + 2H2O


Задание 32.3

Нитрат натрия прокалили. Твёрдый продукт реакции нагрели с иодидом аммония, при этом выделился газ, входящий в состав воздуха, и образовалась соль. Соль обработали раствором перманганата натрия, подкисленным серной кислотой. Образовавшееся простое вещество прореагировало при нагревании с раствором гидроксида калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При прокаливании нитрата натрия получен твёрдый продукт - нитрит натрия NaNO2:

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

2) При последующем нагревании нитрита натрия NaNO2 с иодидом аммония образуются иодид натрия (соль) и неустойчивый нитрит аммония, который разлагается на азот (газ, входящий в состав воздуха) и воду:

NaNO2 + NH4I = NaI + N2↑ + 2H2O

3) При дальнейшем взаимодействии иодида натрия с раствором перманганата натрия, подкисленного серной кислотой, образуется простое вещество - молекулярный иод I2:

10NaI + 2NaMnO4 + 8H2SO4 = 5I2↓ + 2MnSO4 + 6Na2SO4 + 8H2O

4) Молекулярный иод I2 взаимодействует при нагревании с раствором гидроксида калия с образованием иодида калия KI и иодата калия KIO3:

3I2 + 6KOH = 5KI + KIO3 + 3H2O


Задание 32.4

Гидрид кальция растворили в воде. Выделившийся газ пропустили над раскалённым порошком оксида меди(II). Образовавшееся твёрдое вещество растворили при нагревании в концентрированной серной кислоте. Полученную соль выделили и добавили к раствору иодида калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При растворении гидрида кальция в воде происходит выделение водорода H2:

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

2) При пропускании водорода H2 над раскалённым порошком оксида меди(II) образуется твердое вещество - медь Cu:

CuO + H2 = Cu + H2O

3) При растворении меди Cu в концентрированной серной кислоте при нагревании образуется соль - сульфат меди (II) CuSO4:

Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

4) Полученный сульфат меди (II) CuSO4 взаимодействует с раствором иодида калия с образованием иодида меди (I) CuI, молекулярного иода I2 и сульфата калия K2SO4:

2CuSO4 + 4KI = 2CuI↓ + I2↓ + 2K2SO4


Задание 32.5

Сульфат железа(III) обработали раствором гидроксида натрия. Выпавший бурый осадок отделили и прокалили. Полученное твёрдое вещество растворили в иодоводородной кислоте. Образовавшуюся соль выделили и смешали с раствором нитрата серебра.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При взаимодействии сульфата железа (III) с раствором гидроксида натрия образуется бурый осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3:

Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4

2) Образовавшийся осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3 отделили и промыли. В результате его последующего прокаливания образовалось твердое вещество - оксид железа (III) Fe2O3:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

3) Оксид железа (III) Fe2O3 реагирует с иодоводородной кислотой с образованием иодида железа (II) FeI2 (соль) и молекулярного иода I2:

Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2↓ + 3H2O

4) Выделенный иодид железа (II) FeI2 реагирует с раствором нитрата серебра с образованием осадка иодида серебра (I) AgI:

FeI2 + 2AgNO3 = 2AgI↓ + Fe(NO3)2


Задание 32.6

При гидролизе сульфида алюминия выделился газ. Этот газ сожгли в избытке кислорода. Продукты сгорания поглотили избытком раствора гидроксида лития. Образовавшуюся соль обработали раствором, содержащим дихромат калия и серную кислоту.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) Выделяющийся газ при гидролизе сульфида алюминия - сероводород H2S:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

2) При сжигании сероводорода H2S в избытке кислорода образуются оксид серы (IV) SO2 и вода H2O:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

3) При поглощении продуктов продуктов сгорания избытком раствора гидроксида лития оксид серы (IV) SO2 реагирует с образованием соли - сульфита лития Li2SO3:

SO2 + 2LiOH = Li2SO3 + H2O

4) Сульфит лития Li2SO3 вступает в окислительно-восстановительную реакцию с раствором дихромата калия и серной кислоты:

3Li2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3Li2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O


Задание 32.7

Газ, полученный при взаимодействии пероксида натрия с оксидом углерода (IV), прореагировал с раскалённым железом с образованием железной окалины. Полученное вещество растворили в концентрированной азотной кислоте, при это наблюдали выделение бурого газа. Образовавшуюся соль выделили и добавили к раствору карбоната калия, наблюдали образование бурого осадка и выделение газа.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) Выделяющийся газ при взаимодействии пероксида натрия с оксидом углерода (IV) - кислород O2:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

2) Кислород реагирует с раскалённым железом с образованием железной окалины:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

3) Железная окалина взаимодействует с концентрированной азотной кислотой с образованием оксида азота (IV) (бурый газ) и нитрата железа (III):

Fe3O4 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O

4) Образовавшийся нитрат железа (III) выделили и добавили к раствору карбоната калия, при этом образовались гидроксид железа (III) (бурый осадок) и углекислый газ:

2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6KNO3 + 3CO2


Задание 32.8

Оксид алюминия сплавили с карбонатом натрия. Полученный продукт растворили в избытке соляной кислоты. К образовавшемуся раствору добавили избыток аммиачной воды. Выпавший осадок отделили и обработали избытком раствора гидроксида калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При сплавлении оксида алюминия с карбонатом натрия образуется диоксоалюминат(III) натрия:

Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2

2) Диоксоалюминат(III) натрия взаимодействует с избытком соляной кислоты:

NaAlO2 + 4HCl = AlCl3 + NaCl + 2H2O

3) При добавлении к полученному раствору избытка аммиачной воды образуется осадок гидроксида алюминия (III):

AlCl3 + 3(NH3·H2O) = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

4) Гидроксид алюминия (III) отделили и обработали избытком раствора гидроксида калия, при этом образовался тетрагидроксоалюминат (III) калия:

Al(OH)3 + KOH = K[Al(OH)4]


Задание 32.9

Сульфат меди (II) прореагировал с алюминием. Полученную соль выделили, растворили в воде и добавили к раствору карбоната натрия. Образовавшийся осадок обработали раствором гидроксида натрия. К раствору полученного вещества добавили избыток серной кислоты.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) Сульфат меди (II) взаимодействует с алюминием с образованием сульфата алюминия (III):

3CuSO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3Cu

2) Образовавшийся сульфат алюминия (III) выделили и растворили в воде. Полученный раствор реагирует с карбонатом натрия с образованием осадка гидроксида алюминия (III) и углекислого газа:

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 3CO2

3) Гидроксид алюминия (III) отделили и обработали избытком раствора гидроксида натрия, при этом образовался тетрагидроксоалюминат (III) натрия:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

4) Образовавшийся тетрагидроксоалюминат (III) натрия взаимодействует с избытком серной кислоты:

2Na[Al(OH)4] + 4H2SO4 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 8H2O


Задание 32.10

Нитрат меди (II) прокалили. Образовавшуюся при этом смесь газов пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В горячий концентрированный раствор этой кислоты поместили оксид железа (II). Образовавшуюся соль железа выделили и поместили в раствор карбоната калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При разложении нитрата меди (II) образуется смесь газов (оксид азота (IV) и кислород):

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2

2) Взаимодействие полученной смеси газов с водой приводит к образованию азотной кислоты:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

3) Горячая концентрированная азотная кислота реагирует с оксидом железа (II) с образованием соли - нитрата железа (III):

FeO + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO2↑ + 2H2O

4) Образовавшийся нитрат железа (III) выделили и поместили в раствор карбоната калия, при этом образовались гидроксид железа (III) (бурый осадок) и углекислый газ:

2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6KNO3 + 3CO2


Задание 32.11

Карбонат натрия сплавили с оксидом железа (III). Образовавшееся вещество обработали избытком раствора, полученного при пропускании через воду смеси оксида азота (IV) и кислорода. Получившееся соединение железа выделили и поместили в раствор карбоната калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник - Открытый банк заданий ЕГЭ

Решение

1) При сплавлении оксида железа (III) с карбонатом натрия образуется диоксоферрат (III) натрия:

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2

2) При пропускании через воду смеси оксида азота (IV) и кислорода образуется азотная кислота:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

3) Диоксоферрат (III) натрия взаимодействует с избытком азотной кислоты:

NaFeO2 + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NaNO3 + 2H2O

4) Получившийся нитрат железа (III) выделили и поместили в раствор карбоната калия, при этом образовались гидроксид железа (III) (бурый осадок) и углекислый газ:

2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6KNO3 + 3CO2

реакций осаждения | Реакции в водном растворе

Нитрат серебра (\ (\ text {AgNO} _ {3} \)) реагирует с хлоридом калия (\ (\ text {KCl} \)), и образуется белый осадок.

  1. Напишите сбалансированное уравнение протекающей реакции. Включите государственные символы.

  2. Как называется образующаяся нерастворимая соль?

  3. Какие из солей в этой реакции растворимы?

Решение пока недоступно

Хлорид бария реагирует с серной кислотой с образованием сульфата бария и соляной кислоты.

  1. Напишите сбалансированное уравнение протекающей реакции. Включите государственные символы.

  2. Образуется ли во время реакции осадок?

  3. Опишите тест, который можно использовать для проверки присутствия сульфата бария в продуктах.

Решение пока недоступно

Пробирка содержит прозрачный бесцветный раствор соли.К раствору добавляют несколько капель раствора нитрата серебра и образуется бледно-желтый осадок. Добавляли хлорную воду и четыреххлористый углерод, в результате чего получали раствор пурпурного цвета. Какая из следующих солей растворялась в исходном растворе? Напишите сбалансированное уравнение реакции, протекающей между солью и нитратом серебра.

  1. \ (\ text {NaI} \)

  2. \ (\ text {KCl} \)

  3. \ (\ text {K} _ {2} \ text {CO} _ {3} \)

  4. \ (\ text {Na} _ {2} \ text {SO} _ {4} \)

Решение пока недоступно

.

Реакции в водном растворе

Растворителем в водных растворах является вода, которая составляет около 70% массы человеческого тела и необходима для жизни. Многие химические реакции, которые поддерживают нашу жизнь, зависят от взаимодействия молекул воды с растворенными соединениями. Более того, как мы обсудим в главе 5 «Энергетические изменения в химических реакциях», присутствие большого количества воды на поверхности Земли помогает поддерживать температуру ее поверхности в диапазоне, подходящем для жизни.В этом разделе мы опишем некоторые взаимодействия воды с различными веществами и познакомим вас с характеристиками водных растворов.

Полярные вещества

Как показано на рисунке 4.1 «Полярная природа воды», отдельная молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода в изогнутой (V-образной) структуре. Как типично для элементов группы 16, атом кислорода в каждой ковалентной связи O – H притягивает электроны сильнее, чем атом водорода.(Для получения дополнительной информации о группах периодической таблицы и ковалентной связи см. Главу 2 «Молекулы, ионы и химические формулы» и главу 7 «Периодическая таблица и периодические тенденции».) Следовательно, ядра кислорода и водорода не имеют одинаковых электронов. Вместо этого атомы водорода бедны электронами по сравнению с нейтральным атомом водорода и имеют частичный положительный заряд, что обозначено δ + . Атом кислорода, напротив, более богат электронами, чем нейтральный атом кислорода, поэтому он имеет частичный отрицательный заряд.Этот заряд должен быть в два раза больше, чем частичный положительный заряд каждого водорода, чтобы молекула имела нулевой чистый заряд. Таким образом, его заряд обозначается 2δ - . Это неравномерное распределение заряда создает полярную связь - химическую связь, в которой существует неравное распределение заряда между связывающими атомами, в которой одна часть молекулы несет частичный отрицательный заряд, а другая часть несет частичный положительный заряд (рис. 4.1 «Полярная природа воды»).Из-за расположения полярных связей в молекуле воды вода описывается как полярное вещество.

Рисунок 4.1. Полярная природа воды

Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода в изогнутой (V-образной) структуре. Поскольку атом кислорода притягивает электроны сильнее, чем атомы водорода, атом кислорода частично заряжен отрицательно (2δ - ; синий), а атомы водорода частично положительно заряжены (δ + ; красный).Чтобы молекула имела нулевой чистый заряд, частичный отрицательный заряд кислорода должен быть вдвое больше, чем частичный положительный заряд каждого водорода.

Из-за асимметричного распределения заряда в молекуле воды соседние молекулы воды удерживаются вместе за счет притягивающих электростатических (δ + … δ - ) взаимодействий между частично отрицательно заряженным атомом кислорода одной молекулы и частично положительно заряженными атомами водорода. соседних молекул (рисунок 4.2 «Структура жидкой воды»). Чтобы преодолеть это электростатическое притяжение, необходима энергия. Фактически, без них вода испарялась бы при гораздо более низкой температуре, и ни океаны Земли, ни мы не существовали бы!

Рисунок 4.2 Структура жидкой воды

Показаны два вида молекулы воды: (а) шарообразная структура и (б) модель, заполняющая пространство. Молекулы воды удерживаются вместе за счет электростатического притяжения (пунктирные линии) между частично отрицательно заряженным атомом кислорода одной молекулы и частично положительно заряженными атомами водорода на соседних молекулах.В результате молекулы воды в жидкой воде образуют временные сети со структурой, подобной показанной. Поскольку взаимодействия между молекулами воды постоянно нарушаются и преобразовываются, жидкая вода не имеет единой фиксированной структуры.

Как вы узнали из Раздела 2.1 «Химические соединения», ионные соединения, такие как хлорид натрия (NaCl), также удерживаются вместе за счет электростатических взаимодействий - в данном случае между противоположно заряженными ионами в высокоупорядоченном твердом теле, где каждый ион окружен ионами. противоположного заряда в фиксированном расположении.В отличие от ионного твердого тела, структура жидкой воды не полностью упорядочена, потому что взаимодействия между молекулами в жидкости постоянно нарушаются и преобразуются.

Неравномерное распределение заряда в полярных жидкостях, таких как вода, делает их хорошими растворителями для ионных соединений. Когда твердое ионное вещество растворяется в воде, ионы диссоциируют . То есть частично отрицательно заряженные атомы кислорода молекул H 2 O окружают катионы (Na + в случае NaCl), а частично положительно заряженные атомы водорода в H 2 O окружают анионы (Cl - ; рисунок 4.3 «Растворение хлорида натрия в воде»). Отдельные катионы и анионы, каждый из которых окружен своей собственной оболочкой из молекул воды, называются гидратированными ионами. Отдельные катионы и анионы, каждый из которых окружен своей собственной оболочкой из молекул воды. Мы можем описать растворение NaCl в воде как

Уравнение 4.1

NaCl (т) → h3O (ж) Na + (водн.) + Cl– (водн.)

, где (aq) означает, что Na + и Cl - являются гидратированными ионами.

Рисунок 4.3 Растворение хлорида натрия в воде

Ионное твердое вещество, такое как хлорид натрия, растворяется в воде из-за электростатического притяжения между катионами (Na + ) и частично отрицательно заряженными атомами кислорода молекул воды, а также между анионами (Cl - ) и частично положительно заряженными атомами. заряженные атомы водорода воды.

Обратите внимание на узор

Полярные жидкости - хорошие растворители для ионных соединений.

Электролиты

Когда к раствору прикладывается электричество в виде электрического потенциала , ионы в растворе мигрируют к противоположно заряженному стержню или пластине, замыкая электрическую цепь, в то время как нейтральные молекулы в растворе - нет (Рис. 4.4 «Эффект ионов на электропроводность воды »). Таким образом, растворы, содержащие ионы, проводят электричество, а растворы, содержащие только нейтральные молекулы, нет.Электрический ток будет протекать через цепь, показанную на рисунке 4.4 «Влияние ионов на электропроводность воды», и лампа будет светиться только , если присутствуют ионы. Чем ниже концентрация ионов в растворе, тем слабее ток и тусклее свечение. Например, чистая вода содержит очень низкие концентрации ионов, поэтому она плохо проводит электрический ток.

Обратите внимание на узор

Растворы, содержащие ионы, проводят электричество.

Рисунок 4.4. Влияние ионов на электропроводность воды

Электрический ток будет течь и зажигать лампочку, только если раствор содержит ионы. (а) Чистая вода или водный раствор неэлектролита пропускает ток, и лампочка не горит. (б) Слабый электролит производит несколько ионов, позволяя протекать некоторому току и тускло светиться лампочка. (c) Сильный электролит производит много ионов, позволяя протекать большему току и ярко светить лампочке.

Электролит Любое соединение, которое может образовывать ионы при растворении в воде (например, неэлектролиты). Электролиты могут быть сильными или слабыми. представляет собой любое соединение, которое может образовывать ионы при растворении в воде. При сильных электролитах Электролит, который полностью диссоциирует на ионы при растворении в воде, образуя водный раствор, который очень хорошо проводит электричество. растворяются, составляющие ионы полностью диссоциируют из-за сильного электростатического взаимодействия с растворителем, образуя водные растворы, которые очень хорошо проводят электричество (Рисунок 4.4 «Влияние ионов на электропроводность воды»). Примеры включают ионные соединения, такие как хлорид бария (BaCl 2 ) и гидроксид натрия (NaOH), которые являются сильными электролитами и диссоциируют следующим образом:

Уравнение 4.2

BaCl2 (т) → h3O (ж) Ba2 + (водн.) + 2Cl– (водн.)

Уравнение 4.3

NaOH (т) → h3O (ж) Na + (водн.) + OH– (водн.)

Одиночные стрелки от реагента к продуктам в уравнении 4.2 и уравнение 4.3 показывают, что диссоциация завершена.

Со слабыми электролитами: Соединение, которое при растворении в воде образует относительно мало ионов, образуя водный раствор, который плохо проводит электричество. растворяются, они производят относительно мало ионов в растворе. Это не , а не означает, что соединения плохо растворяются в воде; многие слабые электролиты содержат полярные связи и поэтому хорошо растворяются в полярном растворителе, таком как вода. Однако они не полностью диссоциируют с образованием ионов из-за их более слабого электростатического взаимодействия с растворителем.Поскольку очень мало растворенных частиц являются ионами, водные растворы слабых электролитов не проводят электричество так же, как растворы сильных электролитов. Одним из таких соединений является уксусная кислота (CH 3 CO 2 H), которая содержит звено –CO 2 H. Хотя он растворим в воде, это слабая кислота и, следовательно, также слабый электролит. Точно так же аммиак (NH 3 ) является слабым основанием и, следовательно, слабым электролитом. Поведение слабых кислот и слабых оснований будет описано более подробно при обсуждении кислотно-основных реакций в разделе 4.6 «Кислотно-основные реакции».

Неэлектролиты: Вещество, которое растворяется в воде с образованием нейтральных молекул и практически не влияет на электрическую проводимость. которые растворяются в воде как нейтральные молекулы и, таким образом, практически не влияют на проводимость. Примерами неэлектролитов, которые хорошо растворимы в воде, но по существу не проводят ток, являются этанол, этиленгликоль, глюкоза и сахароза, все из которых содержат группу –OH, характерную для спиртов.В главе 8 «Ионная и ковалентная связь» мы обсудим, почему спирты и карбоновые кислоты по-разному ведут себя в водном растворе; пока, однако, вы можете просто посмотреть на присутствие групп –OH и –CO 2 H, пытаясь предсказать, является ли вещество сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом. Помимо спиртов, два других класса органических соединений, которые не являются электролитами, представляют собой альдегиды - класс органических соединений, которые имеют общую форму RCHO, в которой атом углерода карбонильной группы связан с атомом водорода и группой R.Группа R может быть либо другим атомом водорода, либо алкильной группой (например, кетоном). и кетоны - класс органических соединений с общей формой RC (O) R ’, в которых атом углерода карбонильной группы связан с двумя алкильными группами (например, альдегидом). Алкильные группы могут быть одинаковыми или разными, общие структуры которых показаны здесь. Различия между растворимыми и нерастворимыми веществами, а также между сильными, слабыми и неэлектролитами показаны на Рисунке 4.5 «Разница между растворимыми и нерастворимыми соединениями (а) и сильными, слабыми и неэлектролитами (б)».

Обратите внимание на узор

Ионные вещества и карбоновые кислоты являются электролитами; спирты, альдегиды и кетоны не являются электролитами.

Общая структура альдегида и кетона. Обратите внимание, что оба содержат группу C = O.

Рисунок 4.5 Разница между растворимыми и нерастворимыми соединениями (а) и сильными, слабыми и неэлектролитами (б)

Когда растворимое соединение растворяется, составляющие его атомы, молекулы или ионы рассеиваются в растворителе.Напротив, компоненты нерастворимого соединения остаются связанными друг с другом в твердом веществе. Растворимое соединение является сильным электролитом, если оно полностью диссоциирует на ионы, слабым электролитом, если оно лишь незначительно диссоциирует на ионы, и неэлектролитом, если оно растворяется с образованием только нейтральных молекул.

Пример 1

Предскажите, является ли каждое соединение сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом в воде.

  1. формальдегид

  2. хлорид цезия

Дано: соединение

Запрошено: относительная способность образовывать ионы в воде

Стратегия:

A Соединение классифицируется как ионное или ковалентное.

B Если соединение является ионным и растворяется, это сильный электролит, который полностью диссоциирует в воде с образованием раствора, который хорошо проводит электричество. Если соединение ковалентное и органическое, определите, содержит ли оно группу карбоновой кислоты. Если соединение содержит эту группу, это слабый электролит. Если нет, то это неэлектролит.

Решение:

  1. A Формальдегид - это органическое соединение, поэтому оно ковалентно. B Он содержит альдегидную группу, а не группу карбоновой кислоты, поэтому он должен быть неэлектролитом.
  2. A Хлорид цезия (CsCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из ионов Cs + и Cl - . B Как практически все другие ионные соединения, растворимые в воде, хлорид цезия полностью диссоциирует на ионы Cs + (водн.) И Cl - (водн.). Следовательно, это должен быть сильный электролит.

Упражнение

Предскажите, является ли каждое соединение сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом в воде.

  1. (CH 3 ) 2 CHOH (2-пропанол)

  2. сульфат аммония

Ответ:

  1. неэлектролит
  2. сильный электролит

Сводка

Большинство химических реакций осуществляется в растворах , которые представляют собой гомогенные смеси двух или более веществ.В растворе растворенное вещество (вещество, присутствующее в меньшем количестве) диспергировано в растворителе (вещество, присутствующее в большем количестве). Водные растворы содержат воду в качестве растворителя, тогда как неводные растворы содержат растворители, отличные от воды.

Полярные вещества, такие как вода, содержат асимметричное расположение полярных связей , в которых электроны распределяются неравномерно между связанными атомами. Полярные вещества и ионные соединения, как правило, наиболее растворимы в воде, поскольку они благоприятно взаимодействуют с ее структурой.В водном растворе растворенные ионы становятся гидратированными ; то есть их окружает оболочка из молекул воды.

Вещества, растворяющиеся в воде, можно разделить на категории в зависимости от того, проводят ли полученные водные растворы электричество. Сильные электролиты полностью диссоциируют на ионы с образованием растворов, хорошо проводящих электричество. Слабые электролиты производят относительно небольшое количество ионов, в результате чего растворы плохо проводят электричество. Неэлектролиты растворяются в виде незаряженных молекул и не влияют на электропроводность воды.

Ключевые вынос

  • Водные растворы можно разделить на полярные и неполярные в зависимости от того, насколько хорошо они проводят электричество.

Концептуальные проблемы

  1. Каковы преимущества проведения реакции в растворе по сравнению с простым смешиванием чистых реагентов?

  2. Какие типы соединений растворяются в полярных растворителях?

  3. Опишите распределение заряда в жидкой воде.Как это распределение влияет на его физические свойства?

  4. Должна ли молекула иметь асимметричное распределение заряда, чтобы быть полярной? Поясните свой ответ.

  5. Почему многие ионные вещества растворимы в воде?

  6. Объясните фразу , как растворяется, как .

  7. Какие ковалентные соединения растворимы в воде?

  8. Почему большинство ароматических углеводородов имеют лишь ограниченную растворимость в воде? Ожидаете ли вы, что их растворимость в этаноле будет выше, ниже или такая же по сравнению с водой? Зачем?

  9. Предскажите, будет ли каждое соединение растворяться в воде, и объясните, почему.

    1. толуол
    2. уксусная кислота
    3. натрия ацетат
    4. бутанол
    5. пентановая кислота
  10. Предскажите, будет ли каждое соединение растворяться в воде, и объясните, почему.

    1. хлорид аммония
    2. 2-пропанол
    3. гептан
    4. дихромат калия
    5. 2-октанол
  11. Учитывая воду и толуол, предскажите, какой растворитель лучше для каждого соединения, и объясните свои рассуждения.

    1. цианид натрия
    2. бензол
    3. уксусная кислота
    4. этоксид натрия (CH 3 CH 2 ONa)
  12. Из воды и толуола, предскажите, какой растворитель лучше для каждого соединения, и объясните свои рассуждения.

    1. т -бутанол
    2. хлорид кальция
    3. сахароза
    4. циклогексен
  13. Соединение A делится на три равных образца. Первый образец не растворяется в воде, второй образец лишь незначительно растворяется в этаноле, а третий образец полностью растворяется в толуоле.Что это говорит о полярности A ?

  14. Вам дается смесь трех твердых соединений - A, , B, и C, , и вам говорят, что A - полярное соединение, B - слегка полярное соединение, а C - неполярное. Предложите способ разделения этих трех соединений.

  15. Лаборанту дают образец, содержащий только хлорид натрия, сахарозу и циклодеканон (кетон).Вы должны сказать технику, как отделить эти три соединения от смеси. Что ты предлагаешь?

  16. Многие безрецептурные препараты продаются в виде растворов этанол / вода, а не в виде чисто водных растворов. Назовите правдоподобную причину такой практики.

  17. Чем отличается слабый электролит от сильного электролита?

  18. Какие органические группы образуют водные растворы, проводящие электричество?

  19. Бросаться босиком в лужу во время грозы считается очень опасным.Зачем?

  20. Какие решения, по вашему мнению, будут хорошо проводить электричество? Объясните свои рассуждения.

    1. водный раствор натрия хлорида
    2. раствор этанола в воде
    3. раствор хлорида кальция в воде
    4. раствор сахарозы в воде
  21. Какие решения, по вашему мнению, будут хорошо проводить электричество? Объясните свои рассуждения.

    1. водный раствор уксусной кислоты
    2. водный раствор гидроксида калия
    3. раствор этиленгликоля в воде
    4. раствор хлорида аммония в воде
  22. Что из перечисленного является сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом в водном растворе? Объясните свои рассуждения.

    1. гидроксид калия
    2. аммиак
    3. хлорид кальция
    4. бутановая кислота
  23. Что из перечисленного является сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом в водном растворе? Объясните свои рассуждения.

    1. гидроксид магния
    2. бутанол
    3. бромид аммония
    4. пентановая кислота
  24. Что из следующего является сильным электролитом, слабым электролитом или неэлектролитом в водном растворе? Объясните свои рассуждения.

    1. H 2 SO 4
    2. диэтиламин
    3. 2-пропанол
    4. хлорид аммония
    5. пропановая кислота

ответов

  1. Ионные соединения, такие как NaCl, удерживаются вместе за счет электростатических взаимодействий между противоположно заряженными ионами в высокоупорядоченном твердом теле.Когда ионное соединение растворяется в воде, частично отрицательно заряженные атомы кислорода в молекулах H 2 O окружают катионы, а частично положительно заряженные атомы водорода в H 2 O окружают анионы. Благоприятные электростатические взаимодействия между водой и ионами компенсируют потерю электростатических взаимодействий между ионами в твердом теле.

    1. Поскольку толуол представляет собой ароматический углеводород, в котором отсутствуют полярные группы, маловероятно, что он образует гомогенный раствор в воде.
    2. Уксусная кислота содержит группу карбоновой кислоты, присоединенную к небольшой алкильной группе (метильная группа). Следовательно, полярные характеристики группы карбоновой кислоты будут доминирующими, и уксусная кислота будет образовывать гомогенный раствор с водой.
    3. Поскольку большинство солей натрия растворимы, ацетат натрия должен образовывать гомогенный раствор с водой.
    4. Как и все спирты, бутанол содержит группу -ОН, которая может хорошо взаимодействовать с водой.Алкильная группа довольно большая, состоит из 4-углеродной цепи. В этом случае неполярный характер алкильной группы, вероятно, будет так же важен, как полярный характер -ОН, уменьшая вероятность того, что бутанол образует гомогенный раствор с водой.
    5. Как и уксусная кислота, пентановая кислота представляет собой карбоновую кислоту. Однако, в отличие от уксусной кислоты, алкильная группа довольно большая и состоит из 4-углеродной цепи, как в бутаноле. Как и в случае с бутанолом, неполярный характер алкильной группы, вероятно, так же важен, как полярный характер группы карбоновой кислоты, что делает маловероятным образование пентановой кислоты гомогенного раствора с водой.(Фактически, растворимость бутанола и пентановой кислоты в воде довольно низкая, всего около 3 г на 100 г воды при 25 ° C.)
  2. Электролит - это любое соединение, которое может образовывать ионы при растворении в воде.Когда сильный электролит растворяется в воде, он полностью диссоциирует с образованием составляющих ионов. Напротив, когда слабый электролит растворяется в воде, он производит относительно мало ионов в растворе.

.

Уникальные особенности водных растворов

Водный раствор - это раствор, встречающийся в воде. Что делает воду значимой, так это то, что она позволяет веществам растворяться и / или диссоциировать на ионы внутри нее.

Электролиты

Вода обычно является растворителем, содержащимся в водном растворе, где растворитель - это вещество, растворяющее растворенное вещество. Растворенное вещество - это вещество или соединение, растворенное в растворителе. Растворенное вещество имеет меньшее количество частиц, чем растворитель, частицы которого находятся в беспорядочном движении.Интересно, что водные растворы с ионами в некоторой степени проводят электричество. Чистая вода с очень низкой концентрацией ионов не может проводить электричество. Когда растворенное вещество диссоциирует в воде с образованием ионов, его называют электролитом , поскольку раствор является хорошим проводником электричества. Когда ионы не образуются или их содержание низкое, растворенное вещество представляет собой неэлектролит . Неэлектролиты не проводят электричество или проводят его в очень небольшой степени. В водном растворе сильный электролит считается полностью ионизированным или диссоциированным в воде, что означает, что он растворим.Сильные кислоты и основания обычно являются сильными электролитами. Таким образом, слабый электролит считается не полностью диссоциированным, поэтому все еще содержит целые соединения и ионы в растворе. Слабые кислоты и основания обычно являются слабыми электролитами. Другими словами, сильные электролиты имеют лучшую тенденцию поставлять ионы в водный раствор, чем слабые электролиты, и, следовательно, сильные электролиты создают водный раствор, который лучше проводит электричество.+ \) можно описать просто как гидратацию одной молекулы H + и одной молекулы воды. Для неэлектролитов все, что нужно сделать, это написать молекулярную формулу, потому что никакой реакции или диссоциации не происходит. Одним из примеров неэлектролита является сахар: записывается как \ (C_6H_ {12} O_6 (aq) \).

Концентрации ионов

В водном растворе количество ионов одного вида связано с числом молей этого вещества на концентрацию вещества в водном растворе.{2-}) = 0,057 \; M \]

Реакция осаждения

Реакции осаждения происходят, когда полученный водный раствор нерастворим. Это означает, что образуется твердое вещество, называемое осадком . Осадок представляет собой комбинацию катиона и анионов, образующих ионную связь. Осадки используются в производстве химикатов, поэтому некоторые ионы можно выделить, образуя с ними осадки. Мы можем предсказать, образуется ли осадок, используя правила растворимости для обычных ионных твердых веществ:

  1. Соли катионов группы 1 (за некоторыми исключениями для \ (Li ^ + \)) и катиона \ (NH_4 ^ + \) растворимы.{2 +} \) слабо растворимы).
  2. Сульфаты растворимы, за исключением сульфатов кальция, стронция и бария.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Вот пример реакции осаждения:

\ [AgNO_ {3 (водный)} + NaI _ {(водный)} \ rightarrow AgI _ {(s)} + NaNO_ {3 (водный)} \]

Это считается «полной» реакцией, поскольку распознаются все вовлеченные виды. Однако в водном растворе частицы выглядят примерно так:

\ [Ag ^ + _ {(водн.)} + NO ^ -_ {3 (водн.)} + Na ^ + _ {(водн.)} + I ^ -_ {(водно)} \ rightarrow AgI _ {(s) } + Na ^ + _ {(aq)} + NO ^ -_ {3 (aq)} \]

Это называется «ионной» формой, потому что показаны все ионы в растворе.-_ {(aq)} \ rightarrow AgI _ {(s)} \]

Какие ионы-зрители в этой реакции?

\ [NaOH _ {(водный)} + MgCl_ {2 (водный)} \ rightarrow NaCl _ {(водный)} + Mg (OH) _ {2 (s)} \]

Как видите, критично, - включить символы для каждого вида, чтобы определить, в каком состоянии они находятся: газообразном (г), твердом (-ых), жидком (л) или водном (водный). Также важно помнить, что эти типы ионных уравнений также должны иметь сбалансированный заряд. Вы можете использовать стехиометрические коэффициенты, чтобы гарантировать, что обе стороны уравнения имеют равные чистые заряды.+ \) или ионов OH - в водном растворе. Вот список распространенных сильных кислот и оснований:

Сильные кислоты Крепкие основания
HCl LiOH
HBr NaOH
HI КОН
HClO 4 RbOH
HNO 3 CsOH
H 2 SO 4 Са (ОН) 2
Sr (OH) 2
Ba (OH) 2

В реакции нейтрализации кислота и основание объединяются с образованием воды и водной соли.Кислота и основание нейтрализуют / уравновешивают друг друга, чтобы получить соль. Например, определить, какая кислота, основание и соль в этой реакции нейтрализации?

\ [HCl _ {(водный)} + NaOH _ {(водный)} \ rightarrow NaCl _ {(водный)} + H_2O _ {(l)} \]

Список литературы

  1. Общая химия: принципы и современные приложения , девятое издание. Петруччи, Харвуд, Селедка, Мадура. Pearson Education, Inc 2007. Prentice Hall.

Проблемы

Предсказать, может ли возникнуть реакция, и полученный продукт:

  1. HI (водн.) + Zn (NO 3 ) 2 (водн.)
  2. CuSO 4 (водн.) + Na 2 CO 3 (водн.)
  3. AgNO 3 (водн.) + CuCl 2 (водн.)

Определить концентрацию:

  • [Al 3 + ] в 0.078 M Al 2 (SO 4 ) 3

Авторы и ссылки

  • Керит Сингх (UCD), Теная Натов (UCD), Захари Мар (UCD), Мандип Сохал (UCD)
.

Плотность водных растворов неорганических хлоридов

Обратите внимание на единицы концентрации на рисунках:

мас.%: Масса растворенного вещества / общая масса раствора * 100%

моль / кг: Моляльность = моль растворенного вещества / кг воды

моль / литр: Молярность = моль растворенного вещества / литр раствора

Значения приведены в таблице под рисунками.

См. Также плотность водных растворов неорганических солей калия, неорганических солей натрия, некоторых других неорганических веществ, органических кислот и органических веществ, таких как сахара и спирты.


Плотность водных растворов при 20 ° C, выраженная в г / см 3 :

Для полного стола с хлоридом железа, лития, магния, калия, натрия и стронция - поверните экран !

1.1567 1,098
Массовая% Хлорид аммония Хлорид бария Хлорид кальция Хлорид цеция Хлорид водорода 9006 Хлорид лития Хлорид магния Хлорид калия Хлорид натрия Хлорид стронция
1 1.0014 1,007 1,0065 1,0058 1,0031 1,0068 1,0041 1,0062 1,0046 1,0053 1,0071
5 1,0138 1,0434 5 1,0138 1,0434 9 1,0138 1,0434 1.0228 1.0408 1.0272 1.0394 1.0304 1.034 1.0437
10 1.0286 1.0921 1.0835 1.0798 1.0476 1.0853 1.056 1.0826 1.0633 1.0707 1.0925
20 1.0567 1.20731 1.20731 1,1816 1,115 1,1742 1,1328 1,1478 1.2008
30 1.2816 1,2885 1,1492 1,2679 1,1791 1,2763 1,3248
40 1,3957 1,4226 1,1977 1,4176 90 1,5846
Плотность при 20 ° C, выраженная в г / см3


Перевод концентрации из% массы в моль / кг (моль растворенного вещества / кг воды = моляльность):

Для полного стола с хлоридом железа, лития, магния, калия, натрия и стронция - поверните экран!

1,54

0

Массовая% Хлорид аммония Хлорид бария Хлорид кальция Хлорид цеция Хлорид водорода 9006 Хлорид лития Хлорид магния Хлорид калия Хлорид натрия Хлорид стронция
1 0.189 0,049 0,091 0,06 0,277 0,062 0,238 0,106 0,135 0,173 0,064
5 0,984 0,253 0,474 1,444 0,324 1,241 0,553 0,706 0,901 0,332
10 2,077 0.534 1,001 0,66 3,047 0,685 2,621 1,167 1,490 1,901 0,701
20 4,674 1,201 2,2553 1,485 5,897 2,626 3,353 4,278 1,577
30 3,862 2.546 11,754 2,398 10,109 4,501 2,703
40 6,007 3,96 18,284 4,11
5,94
Моляльность при 20 ° C, выраженная как моль / кг воды


Преобразование концентрации из массовых% в моль / литр (моль растворенного вещества / литр раствора = молярность):

Для полной таблицы с железом, литием, магнием, калием, натрием и хлоридом стронция - поверните экран!

Массовая% Хлорид аммония Хлорид бария Хлорид кальция Хлорид цеция Хлорид водорода 9006 Хлорид лития Хлорид магния Хлорид калия Хлорид натрия Хлорид стронция
1 0.187 0,048 0,091 0,06 0,275 0,062 0,237 0,106 0,135 0,172 0,064
5 0,948 0,251 0,469 1,403 0,321 1,211 0,546 0,691 0,885 0,329
10 1,923 0.524 0,976 0,641 2,873 0,669 2,491 1,137 1,426 1,832 0,689
20 3,95 1,156 2,122 1,397 6,0 1.457 5,26 2,467 3,039 3,928 1,515
30 3,464 2.296 9,456 2,189 8,344 4,022 2,507
40 5,03 3,38 13,14 3,496
50 900 4,706
Молярность при 20 ° C в виде раствора в моль / л
.

Смотрите также