Контрольные вопросы к лаб. №1. 1. Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитриты и кислород

• Название: 1. Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитриты и кислород
• Дата: 28.02.2022
• Размер: 29.5 Kb.
• Имя файла: Контрольные вопросы к лаб. №1.docx
• Тип: Документы; #376996

24 вопрос.

При термическом разложении кристаллических нитратов все они необратимо разлагаются с выделением кислорода (исключением является нитрат аммония). Продукт разложения зависит от активности и веса металла, который образует нитрат.

1.Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитриты и кислород:

2КNО₃ = 2КNО₂ + О₂↑.

2.От щелочноземельных металлов до меди включительно, разлагающихся на оксид металла, NО₂ и кислород:

2Сu(NО₃)₂ = 2СuО + 4NО₂ + O₂,

3. Нитраты наиболее тяжелых металлов (АgNО₃, Нg(NО₃)₂) разлагаются до свободного металла, NО₂ и кислорода:

Hg(NО₃)₂ = Нg + 2NО₂ + О2,

Исключения: нитрат железа (II) разлагается до оксида железа (III):

4Fe(NO₃)₂   →   2Fe₂O₃   +   8NO₂   +  О₂↑

Нитрат марганца (II) разлагается до оксида марганца (IV):

 Mn(NO₃)₂   →   MnO₂   +   2NO₂ 

4. Нитрат аммония разлагаеся без выделения кислорода:

NН₄NО₃ = N₂О + 2Н₂O

Вопрос 1

Взаимодействие галогенов с водой - сложный процесс, включающий растворение, образование сольватов и диспропорционирование.
Фтор в отличие от других галогенов воду окисляет:

2H₂O + 2F₂ = 4HF + O₂. (протекает энергично, носит взрывной характер).

Однако при насыщении льда фтором при -40⁰С образуется соединение HFO

(Возможны также реакции: 2HFO  2HF + O₂; HFO + H₂O  HF + H₂O₂,
а при избытке фтора: F₂ +HFO  OF₂ + HF.)

Растворимость (моль/л) хлора, брома и иода в воде незначительна (таблица 1), причем с повышением температуры для хлора она уменьшается, брома - практически не меняется, а иода - увеличивается.

Таблица 1. Константы равновесия реакций (25⁰С).

NN	Равновесие	Хлор	Бром	Иод
	X2(газ,ж.,тв.)=X2(р-р)	0.06	0.21	0.0013
	X2(р-р)+H2O = HOX + H ++	3.9. 10-4	7.2. 10-9	2. 10-13
		1027	1015	1020
		1029	10-33	10-53

Можно отметить два типа взаимодействия молекул воды с молекулами галогенов. К первому относится процесс образования клатратов, например, 8Cl₂^. 46H₂O при замораживании растворов. Молекулы галогена в клатратах занимают свободные полости в каркасе из молекул H₂O, связанных между собой водородными связями.

Ко второму типу можно отнести гетеролитическое расщепление и окислительно-восстановительное диспропорционирование
(реакция 2,таблица 1):

(Механизм реакции диспропорционирования включает поляризацию молекулы хлора молекулой H₂O, образование промежуточного соединения и последующую его диссоциацию с образованием Cl^--:




Константы этого равновесия для Х = Cl, Br, I малы (табл.1), особенно для Х = Br, I , поэтому бром и иод при растворении в воде остаются преимущественно в молекулярной форме Br₂и I₂.
Состав продуктов взаимодействия галогенов с водой зависит от рН, возможности выведения из сферы реакции конечных или исходных веществ, констант равновесия и скоростей реакций диспропорционирования гипогалогенитов.

Равновесие 2 (табл.1) можно сместить вправо добавлением щелочных реагентов, например, Na₂CO₃:

Cl₂ + Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaCl + HClO ,

а также добавлением суспензий оксидов ртути (II) или висмута Bi₂O₃ для перевода в осадок хлорид-ионов:

Cl₂ + 2HgO + H₂O = HgO . HgСl₂  + 2HClO, 2 Cl₂ + Bi₂O₃ + H₂O = 2BiOCl  + 2HClO.

Диспропорционирование гипогалогенит-ионов термодинамически наиболее вероятно до галогенид- и галогенат-ионов (реакция 3, табл.1). Скорости реакций и, значит, состав продуктов взаимодействия галогенов с водой существенно зависят от температуры. Несмотря на близость величин констант равновесия реакций (3) и (4) (табл.1) для хлора, скорость первой из них существенно больше, чем второй.

Скорость реакции (3) (табл.1) сильно зависит от температуры. Так, при действии хлора на эффективно охлаждаемый раствор щелочи образуются гипохлориты, например, жавелевая вода:
2NaOH + Cl₂  NaClO + NaCl +H₂O.

При взаимодействии же хлора с неохлаждаемым раствором щелочи происходит разогревание раствора, и получаются хлораты, например, бертолетова соль KClO₃:

6KOH + 3Cl₂  KClO₃ +5KCl + 3H₂O.

Таким образом, совокупность термодинамических и кинетических факторов обусловливает следующий состав продуктов взаимодействия в системе Cl₂+H₂O: растворенный в воде хлор (он преобладает), HCl, HClO, HClO₃. При насыщении хлором холодной воды (0-20^оС) часть молекул Cl₂ диспропорционирует:

Cl₂ + H₂O = HCl + HClO,

при этом кислотность раствора постепенно увеличивается.

Комбинируя потенциалы Е^о реакции  ;  = 1.36 В;

O₂ + 4H⁺ + 4 = 2H₂O;  = 1.23 В,

можно оценить и потенциал процесса:

Cl₂ + H₂O = 2HCl + О₂;  .

Поэтому при хранении водного раствора хлора на холоду из него медленно выделяется кислород, а концентрация HClO уменьшается, причем солнечный свет ускоряет разложение. При насыщении хлором горячей воды (>20^оС) растворимость хлора существенно уменьшается, а вместо HClO в растворе накапливается хлорноватая кислота HClO₃.

Бром и иод взаимодействуют с водой аналогично хлору. Однако увеличение размеров атома галогена и аниона  приводит к повышению скорости диспропорционирования. Поэтому, несмотря на большое значение константы равновесия реакции (3) (табл.1), скорость этой реакции при переходе от хлора к брому и иоду существенно увеличивается. В результате ион  в растворах можно обнаружить лишь притемпературах ниже 0⁰С. Скорость диспропорционирования иона  велика при любой температуре, поэтому в растворах он не существует. Кроме того, появление HХ повышает кислотность и смещает равновесие 2 (табл.1) влево. Таким образом, бром и иод при растворении в воде остаются в форме Br₂ и I₂.