Реакции комплексных соединений

Неорганическая химия

 

Совместный гидролиз солей

Например:

Задача 1.1. Что получится при сливании водных растворов хлорида алюминия и сульфида натрия (напишите уравнение реакции)?

Задача 1.2. Что получится при сливании водных растворов хлорида железа (III) и карбоната натрия (напишите уравнение реакции)?

Ответы внизу

 

Совместный гидролиз часто встречается в задачах С2, где его не так-то просто обнаружить. Вот пример:

Задача 1.3. Порошок металлического алюминия смешали с твердым иодом и добавили несколько капель воды. К полученной соли добавили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Образовавшийся осадок растворили в соляной кислоте. При последующем добавлении раствора карбоната натрия вновь наблюдали выпадение осадка. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Ответы внизу

 

Реакции оксидов с водой

Вопрос: Когда оксиды реагируют с водой?

Ответ: с водой реагируют только солеобразующие оксиды и только если получается растворимый гидроксид.

Например:

Задача 2.1. Запишите уравнения осуществимых реакций:

NO + H₂O =

BaO + H₂O =

CrO + H₂O =

SO₂ + H₂O =

SiO₂ + H₂O =

Mn₂O₇ + H₂O =

NO₂ + H₂O =

Ответы внизу

 

Гидриды металлов и их свойства

Водород способен реагировать с активными металлами (преимущественно стоящими до алюминия в ряду активности металлов, то есть это щелочные и щелочно-земельные металлы). При этом образуются гидриды, например: LiH, CaH₂.

В гидридах степень окисления водорода равна -1!

Гидриды – это бинарные соединения, а потому способны гидролизоваться.

Задача 3.1 Запишите уравнения гидролиза гидрида натрия, гидрида магния.

Ответы внизу

 

Щелочной или кислотный гидролиз бинарных соединений

Для школьного курса – экзотическая вещь, но вот в ЕГЭ-2014 встретилось… Речь идет о таких, например, реакциях:

PCl₅ + NaOH =

Ca₃N₂ + HCl =

Здесь можно рассуждать так. Щелочь (NaOH) или кислота (HCl) реагируют с бинарным соединением в растворе. А это значит, что фактически сначала идет реакция с водой (гидролиз бинарного соединения):

PCl₅ + H₂O → H₃PO₄ + HCl

Ca₃N₂ + H₂O → Сa(OH)₂ + NH₃

А затем продукты гидролиза реагируют с щелочью (в первом случае) или с кислотой (во втором случае):

PCl₅ + H₂O → H₃PO₄ + HCl → (+NaOH) → Na₃PO₄ + NaCl + H₂O

Ca₃N₂ + H₂O → Сa(OH)₂ + NH₃ → (+HCl) → CaCl₂ + NH₄Cl + (H₂O)

В итоге уравнения будут выглядеть так:

PCl₅ + 8NaOH = Na₃PO₄ + 5NaCl +4 H₂O

Ca₃N₂ + 8HCl = 3CaCl₂ + 2NH₄Cl

Поупражняйтесь:

Задача 3.2 Рассуждая аналогично, определите, что получится при взаимодействии:

Na₃N + HCl →

PBr₃ + NaOH →

Ответы внизу

 

Аммиак и его свойства

Аммиак реагирует с кислотами, присоединяя протон по донорно-акцепторному механизму и образуя при этом соли аммония.

Задача 4.1. Через раствор серной кислоты пропустили аммиак. Какие две соли при этом могут образоваться? От чего это зависит? Напишите уравнения реакций.

Ответы внизу

 

Водный раствор аммиака обладает свойствами слабой щелочи, поэтому с его помощью можно осаждать нерастворимые гидроксиды металлов.

Задача 4.2. Через водный раствор сульфата хрома (III) пропустили избыток аммиака. Запишите уравнение реакции.

Ответы внизу

 

3) Аммиак – восстановитель. В частности, способен восстанавливать металлы из оксидов.

Задача 4.3. Через оксид меди (II) пропустили поток аммиака при нагревании. Напишите уравнение реакции.

Ответы внизу

 

4) Аммиак способен быть лигандом и может образовывать комплексы – аммиакаты. Особенно вероятно упоминание в ЕГЭ аммиачного комплекса меди, так как он имеет ярко-синее окрашивание и может использоваться для обнаружения соединений двухвалентной меди.

Задача 4.4. К раствору сульфата меди (II) добавили избыток водного раствора аммиака. Запишите уравнение реакции.

Ответы внизу

 

Реакции комплексных соединений

Включать в ЕГЭ такие задания – это подлость, так как химия комплексных соединений в школе не изучается. Но что делать…

Попробуем запомнить хоть немного:

 

1) гидроксокомплексы разрушаются кислотами и кислотными оксидами

При небольшом количестве кислоты - реагирует только внешняя сфера:

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

При избытке кислоты реагирует и внешняя сфера и комплексообразователь:

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

Углекислый газ, будучи слабой кислотой, реагирует только со внешней сферой:

Na[Al(OH)₄] + СO₂ = NaHCO₃ + Al(OH)₃↓

(кислая соль получается, так как реакция идет при избытке углекислого газа)

 

2) аммиачные комплексы разрушаются кислотами, которые связывают аммиак в прочные ионы аммония:

[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 6HCl = CuCl₂ + 4NH₄Cl + 2H₂O

 

3) комплексы также могут реагировать, если комплексообразователь переходит во что-нибудь устойчиво-нерастворимое:

[Cu(NH₃)₄](SO₄)₂ + K₂S = CuS↓ + NH₃↑ + K₂SO₄

 

4) при нагревании комплексы могут разлагаться с удалением летучих лигандов:

[Cr(H₂O)₆]Cl₃ = CrCl₃ + 6H₂O (t⁰)

[Cu(NH₃)₄]SO₄ = CuSO₄ + 4NH₃ (t⁰)

 

Попробуйте запомнить хотя бы эти примеры и увидеть в них некие закономерности. Будем надеяться, что этого хватит. А вот упражнения:

Задача 5.1 Закончите уравнения реакций с участием комплексов:

K₃[Al(OH)₆] + HBr (избыток) =

K₃[Al(OH)₆] + HBr (недостаток) =

Na₂[Zn(OH)₄] + CO₂ =

K[Al(OH)₄] = (t⁰)

[Ag(NH₃)₂]Cl + HNO₃ =

Ответы внизу

 

Восстановительные свойства иона I^-

Ион иода (I^-) (например: HI, NaI, KI) в большинстве реакций участвует не в реакциях обмена, а является восстановителем.

Например:

в реакции FeCl₃ + KI получается вовсе не FeI₃ и KCl, а идет восстановление трехвалентного железа до двухвалентного:

2FeCl₃ + 2KI = I₂ + 2FeCl₂ + 2KCl

Задача 6.1 Запишите уравнения реакций:

СuSO₄ + KI =

Fe₂O₃ + HI =

KNO₂ + NH₄I =

H₂O₂ + KI =

Ответы внизу

 

С наибольшей скоростью реагируют между собой…

Вообще с наибольшей скоростью идут те реакции, которые сопровождаются взрывами. А при обычных условиях – реакции ионного обмена в водных растворах. Почему? Потому что в них участвуют электролиты, которые уже диссоциированы, связи разрушены. Поэтому ничто не мешает ионам моментально соединиться между собой. Можно считать, что активационный барьер такой реакции приближается к нулю.

Например:

Какие вещества реагируют между собой с наибольшей скоростью при комнатной температуре:

1) HCl(p-p) и NaOH(p-p)

2) S(тв.) и H₂(г)

3) CO₂(г) и H₂O(ж)

4) FeS₂(тв.) и O₂(г)

Правильный ответ – 1), так как это реакция ионного обмена.

 

Смешанные оксиды Fe₃O₄ и Pb₃O₄

Железо образует смешанный оксид – железную окалину Fe₃O₄ (FeO ∙ Fe₂O₃) со степенями окисления +2 и +3.

Свинец образует смешанный оксид – сурик Pb₃O₄ (2PbO ∙ PbO₂) со степенями окисления +2 и +4.

При реакциях этих оксидов с кислотами могут получаться сразу две соли:

Fe₃O₄ + 8HCl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

Pb₃O₄ + 4HNO₃ = 2Pb(NO₃)₂ + PbO₂ + H₂O (PbO₂ амфотерен, поэтому в соль не превращается).

 

Переходы Fe⁺² ↔ Fe⁺³ и Cu⁺¹ ↔ Cu⁺²

Вот несколько сложных ситуаций:

Fe₃O₄ + HNO₃ = что получится?

Казалось бы, должны получиться две соли и вода: Fe(NO₃)₂ + Fe(NO₃)₃ + H₂O (смотри предыдущий раздел), но HNO₃ – сильный окислитель, поэтому будет окислять железо +2 в составе железной окалины до железа +3 и получится только одна соль:

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

Аналогично в реакции Cu₂O + HNO₃ может показаться, что продуктами будут CuNO₃ + H₂O. А на самом деле одновалентная медь (Cu⁺¹₂O) может окисляться до двухвалентной, поэтому пойдет окислительно-восстановительная реакция:

Cu₂O + 6HNO₃ (конц) = 2Сu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 3H₂O

Задача 7.1. Запишите уравнения реакций:

Fe₃O₄ + H₂SO₄ (разб) =

Fe₃O₄ + H₂SO₄ (конц) =

Fe₂(SO₄)₃ + H₂S =

Ответы внизу