ЗАДАЧИ НА РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ  АМФОТЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 

ЗАДАЧИ НА РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ  АМФОТЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 

  Как нам уже известно, амфотерные  оксиды  и  гидроксиды обладают двойственными химическими свойствами – они способны реагировать и с кислотами, и с щелочами, и часто эту их способность используют составители задач. Чаще всего в таких задачах мы встретим гидроксиды цинка, алюминия, трехзарядных железа и хрома, реже соединения бериллия. Как эти вещества реагируют с кислотами – знают все, а взаимодействие их с щелочами имеет свои особенности. Вот примеры некоторых таких реакций: 

Zn(OH)2  +  2NaOH   →   Na2[Zn(OH)4] 

Be(OH)2  +  2KOH   →    K2[Be(OH)4] 

Al(OH)3   +  NaOH   →   NaAlO2   +  2H2O    (при нагревании) 

Al(OH)3   +  NaOH   →   Na[Al(OH)4] 

Cr(OH)3   +  3KOH   →   K3[Cr(OH)6] 

Fe(OH)3   +  3KOH   →    K3[Fe(OH)6] 

Задача 94. 120 г смеси  сульфатов меди и трехвалентного железа обработали избытком горячего раствора щелочи. Осадок высушили и прокалили, масса остатка после прокаливания составила 40 г. Определите массы солей в исходной смеси. 

Решение. 

Запишем уравнения протекших реакций: 

CuSO4  +  2KOH   →   Cu(OH)2  ↓    +  K2SO4 

Fe2(SO4)3   +   6KOH   →   2Fe(OH)3  ↓    +   3K2SO4 

Внимательный человек заметит, что один из гидроксидов, выпавших в осадок, амфотерен  —  Fe(OH)3; в задаче же ясно говорится об избытке горячей щелочи. Иногда при упоминании в условии задачи избытка щелочи стоит посмотреть, не окажется ли рядом с ней чего-нибудь амфотерного. Следовательно, пойдет еще одна реакция: 

  Fe(OH)3 ↓    +  3KOH   →    K3[Fe(OH)6] 

Таким образом, один из полученных осадков растворится в избытке щелочи (почти  все комплексные соединения растворимы в воде, равно как и соли щелочных металлов), и останется нерастворившимся лишь гидроксид меди Cu(OH)2 , который и будет прокаливаться: 

Cu(OH)2    →   CuO   +  H2O 

Итак, 40 г из условия задачи – это масса оксида меди, и это составит 0,5 моль. Отсюда легко найти массу исходного сульфата меди: 

0,5 моль                                       0,5 моль 

CuSO4     →       Cu(OH)2     →     CuO 

m (CuSO4)  =  0,5  •  160  =  80 г 

m  [Fe2(SO4)3]  =  120 г – 80 г  = 40 г 

Задача 95.  К раствору, содержащему 0,68 г хлорида цинка, прилили 3,5 мл 15%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,13). Какова масса выпавшего осадка? 

Решение. 

Судя по тому, что в условии даны числовые данные по обоим реагентам, одно из них вполне может оказаться в избытке: 

n (ZnCl2)  =   m : M  = 0,68 г  :  136 г/моль  =  0,005 моль 

mр-ра (NaOH)  = V  = 3,955 г (можно округлить до 4 г) 

m (NaOH) = 4 г • 15%  =  0,6 г 

n (NaOH)  =  0, 6 г  : 40 г/моль  = 0,015 моль 

Запишем уравнение реакции: 

2NaOH  +  ZnCl2  →  Zn(OH)2 ↓ +  2NaCl 

Мы имеем щелочи втрое больше, чем хлорида цинка, а для реакции ее нужно лишь вдвое больше. Поэтому расчет ведем от вещества в недостатке – хлорида цинка: 

      0,01         0,005          0,005 

    2NaOH  +  ZnCl2  →  Zn(OH)2  ↓   +  2NaCl 

      0,015        0,005

В реакцию вступит 0,01 моль гидроксида натрия и вся соль цинка, при этом образуется 0,005 моль гидроксида цинка и выпадает в осадок. Однако в растворе остается еще 0,015  — 0,01  =  0,005 моль гидроксида натрия. Следовательно, гидроксид цинка вследствие своей амфотерности начнет реагировать с этим веществом (тут уже в избытке будет гидроксид цинка): 

0,0025                0,005 

Zn(OH)2  ↓     +  2NaOH   →   Na2[Zn(OH)4] 

0,005                   0,005

Таким образом, из 0,005 моль осадка гидроксида цинка, полученного в реакции 1 часть его (0,0025 моль) растворится в избытке щелочи, и останется 0,005  —  0,0025  = 0,0025 моль его. Находим массу уцелевшего осадка: 

m [Zn(OH)2]  =  99 г/моль  •  0,0025 моль  =  0,2475 г 

Задача 96. Найдите массу твердого остатка, полученного при прокаливании осадка, который образуется при сливании 8%-ных растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия, взятых в количестве по 25 г каждого.  

Решение. 

И здесь мы видим числовые данные по обоим веществам в одной и той же реакции, а потому надо проверить, нет ли избытка одного из веществ: 

m (AlCl3) =   m (NaOH)  =  25 г  •  8%  =  2 г 

n  (AlCl3) =     m : M  =  0,015 моль 

n  (NaOH)   =     m : M  =  0,05 моль (избыток) 

0,015        0,045           0,015 

AlCl3  +   3NaOH  →    Al(OH)3 ↓     +  3NaCl 

В избытке 0,05  —  0,045  =  0,005 моль NaOH, а осадок Al(OH)3 амфотерен. Поэтому идет дальнейшее взаимодействие: 

0,005                0,005 

Al(OH)3 ↓     +  NaOH   →   Na[Al(OH)4] 

Часть осадка гидроксида алюминия (0,005 моль) растворится в избытке щелочи, остаток же его составит 0,015  —  0,005  =  0,01 моль. Этот  остаток мы и будем прокаливать: 

0,01                  0,005 

2Al(OH)3   →   Al2O3  +  3H2O 

Масса твердого остатка составит  0,005 моль  • 102 г/моль  =  0,51 г. 

Обновлено: 14.03.2019 — 16:24

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *