Хімічні властивості та застосування гідроген хлориду, гідроген сульфіду й амоніаку
- 15-11-2023, 05:55
- 169
11 клас , Хімія 11 клас Попель, Крикля (рівень стандарту)
§ 19. Хімічні властивості та застосування гідроген хлориду, гідроген сульфіду й амоніаку
Матеріал параграфа допоможе вам:
- пригадати хімічні властивості кислот;
- пояснити рівновагу у водному розчині амоніаку;
- отримати інформацію про використання хлороводню, хлоридної кислоти, амоніаку й сірководню.
Гідроген хлорид, гідроген сульфід і амоніак подібні за фізичними властивостями, однак за хімічними властивостями перші дві сполуки істотно відрізняються від останньої.
Хімічні властивості водних розчинів гідроген хлориду і гідроген сульфіду. Розчинені у воді хлороводень і сірководень виявляють кислотні властивості. Завдяки полярним зв’язкам Н—E молекули цих сполук дисоціюють з утворенням катіонів Гідрогену:
НСl ⇄ Н+ + Сl-;
H2S ⇄ Н+ + HS- ;
HS- ⇄ Н+ + S2-.
Водний розчин НСl поводиться як сильна однооснoвна кислота (ступінь дисоціації сполуки в розбавленому розчині перевищує 90 %), а розчин H2S — як слабка двохосновна кислота. Хімічні назви цих розчинів — хлоридна кислота1, сульфідна кислота.
1 Тривіальна назва водного розчину гідроген хлориду — соляна кислота.
Концентрована хлоридна кислота є майже насиченим розчином хлороводню. Масова частка сполуки в цьому розчині становить 34—36 %. Із нього постійно виділяється хлороводень, який створює над рідиною задушливий туман.
Гідроген сульфід має значно меншу розчинність у воді. Його масова частка в насиченому розчині за звичайних умов становить лише 0,36 %.
Хлоридна кислота реагує:
- з металами з виділенням водню
Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н2↑
(метали, розміщені в ряду активності праворуч від водню, із хлоридною кислотою не взаємодіють);
- з основними та амфотерними оксидами
СаО + 2НСl = СаСl2 + Н2О,
Fe2O3 + 6НСl = 2FeCl3 + 3Н2О;
- з основами та амфотерними гідроксидами
LiOH + НСl = LiCl + Н2О,
Аl(ОН)3 + 3НСl = АlСl3 + 3Н2О;
- із більшістю солей (мал. 43)
Pb(NO3)2 + 2НСl = РbСl2↓ + 2HNO3,
Na2CO3 + 2НСl = 2NaCl + СО2↑ + Н2О,
CH3COOK + НСl = КСl + СН3СООН.
• Складіть йонно-молекулярне рівняння реакції калій ацетату з хлоридною кислотою.
Мал. 43. Реакція хлоридної кислоти із сіллю
Якщо сильна хлоридна кислота взаємодіє з усіма основами й амфотерними гідроксидами, то слабка сульфідна кислота реагує лише з лугами.
• Складіть рівняння реакції сульфідної кислоти з літій гідроксидом.
При пропусканні сірководню або додаванні сульфідної кислоти у водні розчини солей Купруму(ІІ), Плюмбуму, деяких інших металічних елементів утворюються нерозчинні сульфіди (мал. 44):
CuSO4+ H2S = CuS↓ + H2SO4.
Мал. 44. Реакція сульфідної кислоти із сіллю
Хімічні властивості водного розчину амоніаку. Водний розчин амоніаку поводиться в хімічних реакціях як дуже розбавлений розчин лугу.
У розчині амоніаку між його молекулами і молекулами води утворюються водневі зв’язки, зокрема
Частина таких зв’язків спричиняє відокремлення катіонів Н+ від молекул води, які сполучаються з атомами Нітрогену молекул амоніаку ковалентним зв’язком за донорно-акцепторним механізмом (§ 6):
Аніони ОН- залишаються в розчині, створюючи в ньому лужне середовище.
Реакція амоніаку з водою є оборотною:
NH3 + Н2О ⇄ NH+4 + ОН-.
За звичайних умов перетворення зазнає менше 1 % розчиненого амоніаку. Частина газу постійно виділяється з розчину і зумовлює його характерний запах.
Розчин амоніаку іноді називають розчином амонійної основи1. Її формулу правильно записувати так: ΝΗ3 · Η2Ο. Однак у хімічних рівняннях використовуватимемо іншу формулу — NH4OH2. Цей запис указує на схожість водного розчину амоніаку з розчинами лугів за хімічними властивостями. Крім формули NH4OH, вживають і назву гіпотетичної сполуки — амоній гідроксид.
1 Виділити цю сполуку не вдається; замість неї отримуємо амоніак і воду.
2 Молекул такого складу не існує.
Завдяки основним властивостям розчин амоніаку взаємодіє майже з усіма кислотами. Це — реакції нейтралізації, у результаті яких утворюються солі амонію:
Перетворимо молекулярне рівняння на йонно-молекулярне, враховуючи, що амонійна основа є слабкою (кількість йонів NH+4 і ОН- у розчині незначна), а амоній хлорид — розчинною у воді йонною сполукою:
Амоніак може взаємодіяти з хлороводнем і за відсутності води. Часто виконують відповідний дослід, відомий під назвою «Дим без вогню». Одну скляну паличку занурюють у концентрований розчин амоніаку, іншу — в концентровану хлоридну кислоту. Потім палички зближують. З’являється білий дим (мал. 45). Його утворюють дуже дрібні кристалики амоній хлориду — продукту реакції між газами (амоніак і хлороводень постійно виділяються із крапель розчинів, які залишилися на паличках):
NH3 + НСl = NH4Cl.
Такий самий ефект можна спостерігати, якщо поставити склянки із вказаними розчинами поряд.
Мал. 45. Дослід «Дим без вогню»
Амоніак у водному розчині взаємодіє з багатьма солями. Реакції відбуваються з утворенням нерозчинної у воді основи або амфотерного гідроксиду:
Реакції сірководню й амоніаку з киснем. Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном (крім галогеноводнів) здатні горіти на повітрі або в атмосфері кисню. Це — окисно-відновні реакції. Вам відомо, що при горінні вуглеводнів залежно від кількості кисню можуть утворюватися вуглець, чадний або вуглекислий газ. Аналогічна особливість притаманна горінню сірководню (мал. 46):
2H2S + О2 (нестача) = 2S + 2Н2О;
2H2S + 3О2 (надлишок) = 2SO2 + 2Н2О.
Мал. 46. Горіння сірководню: а — за достатнього доступу повітря; б — за нестачі повітря
Амоніак горить в атмосфері кисню (але не на повітрі) з утворенням азоту і водяної пари (мал. 47):
Мал. 47. Горіння амоніаку в кисні
Якщо реакція відбувається за наявності каталізатора (платини), то замість азоту утворюється нітроген(ІІ) оксид:
• Перетворіть схеми двох останніх реакцій на хімічні рівняння.
Застосування гідроген хлориду, амоніаку та гідроген сульфіду. Сфери використання гідроген хлориду і хлоридної кислоти, а також амоніаку проілюстровано схемами 3 і 4.
Схема 3
Застосування гідроген хлориду і хлоридної кислоти
Схема 4
Застосування амоніаку
Гідроген сульфід використовують як вихідну речовину в деяких технологічних процесах. Природна вода, яка містить розчинений сірководень, має лікувальні властивості.
ВИСНОВКИ
Водні розчини гідроген хлориду (хлоридна кислота) і гідроген сульфіду (сульфідна кислота) поводяться як кислоти, а розчин амоніаку — як дуже розбавлений розчин лугу.
Хлоридна кислота належить до сильних кислот, реагує з металами, основними й амфотерними оксидами, основами й амфотерними гідроксидами, більшістю солей. Сульфідна кислота є слабкою і взаємодіє з лугами, деякими солями.
Гідроген хлорид, хлоридну кислоту, амоніак широко використовують у різних галузях, а сірководень має обмежену сферу застосування.
- 138. Поясніть, чому хлоридна і сульфідна кислоти істотно різняться за силою.
- 139. У розчині гідроген хлориду на кожну молекулу сполуки припадає 14 йонів. Обчисліть ступінь дисоціації гідроген хлориду в цьому розчині.
- 140. Напишіть рівняння таких реакцій:
а) НСl + Аl →
НСl + ZnO →
б) НСl + Сr(OН)3 →
НСl + Na2S →
- 141. Чому молекула амоніаку сполучається з катіоном Гідрогену?
- 142. Складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій між водними розчинами:
а) сірководню і барій гідроксиду;
б) амоніаку і ферум(ІІІ) сульфату.
- 143. Яку масу 10 %-го розчину хлороводню потрібно взяти для реакції з магній оксидом масою 4 г?
- 144. Який об’єм газу (н. у.) виділиться під час взаємодії достатньої кількості хлоридної кислоти з кальцій карбонатом масою 10 г? (Усно.)
- 145. Обчисліть об’єм розчину амоніаку з масовою часткою NH3 10 % і густиною 0,96 г/см3, необхідний для осадження 26 г алюміній гідроксиду з розчину солі Алюмінію.
Коментарі (0)