Гидролиз гидридов щелочных металлов

Бинарные соединения – соединения, образованные двумя химическими элементами.

Например, PCl5, H2O, Mg3N2, Ca2Si и т.д.

  • Бинарные соединения делят на ионные и ковалентные.
  • Ионными называют такие бинарные соединения, которые образованы атомами металла и неметалла.
  • Ковалентными называют бинарные соединения, образованные двумя неметаллами.

Общая информация по гидролизу бинарных соединений

Многие бинарные соединения способны разлагаться под действием воды. Такая реакция бинарных соединений с водой называется необратимым гидролизом.

  1. Необратимый гидролиз практически всегда протекает с сохранением степеней окисления всех элементов. В результате взаимодействия бинарных соединения с водой всегда:
  2. ✓ элемент в отрицательной степени окисления переходит в состав водородного соединения;
  3. ✓ элемент в положительной степени окисления переходит в состав соответствующего гидроксида.

Напомним, что гидроксид неметалла – это ни что иное, как соответствующая кислородсодержащая кислота. Так, например, гидроксид серы (VI) — это серная кислота H2SO4.

Так, например, попробуем записать уравнение необратимого гидролиза фосфида кальция Ca3P2, опираясь на информацию, представленную выше.

В фосфиде кальция мы имеем кальций в степени окисления «+2» и фосфор в степени окисления «-3». Как уже было сказано, в результате взаимодействия с водой должно образоваться водородное соединение элемента в отрицательной степени окисления (т.е. фосфора) и соответствующий гидроксид элемента в положительной степени окисления.

Также сказано, что в результате реакции гидролиза практически всегда сохраняются степени окисления элементов.

Это значит, что в образующемся водородном соединении фосфор будет иметь ту же степень окисления, что и в исходном фосфиде, т.е. «-3», исходя из чего легко записать формулу самого водородного соединения – PH3 (газ фосфин).

В то же время, кальций, как элемент в положительной степени окисления, должен перейти в состав соответствующего гидроксида с сохранением степени окисления «+2», т.е. в Ca(OH)2.

  • Таким образом, без расстановки коэффициентов реакция будет описываться следующей схемой:
  • Ca3P2 + H2O = PH3 + Ca(OH)2
  • Расставив коэффициенты получаем уравнение:
  • Ca3P2 + 6H2O = 2PH3 + 3Ca(OH)2
  • Используя аналогичный алгоритм, запишем уравнение гидролиза пентахлорида фосфора PCl5.
  • В данном соединении мы имеем фосфор в степени окисления «+5» и хлор в степени окисления «-1».
  • Очевидно, что водородным соединением хлора с хлором в степени окисления «-1» будет HCl.
  • В свою очередь, поскольку элемент в положительной степени окисления относится к неметаллам, его гидроксидом будет кислородсодержащая кислота с фосфором в той же степени окисления «+5».
  • При условии, что вы знаете формулы всех неорганических кислот, несложно догадаться, что данным гидроксидом является фосфорная кислота H3PO4.
  • Само уравнение при этом после расстановки коэффициентов будет иметь вид:
  • PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl
  • Как видите, если вам дали формулу бинарного соединения и попросили записать уравнения его гидролиза, то ничего сложного в этом нет.

Какие ионные бинарные соединения способны вступать в реакцию необратимого гидролиза?

  1. Для успешной сдачи ЕГЭ нужно запомнить, что из ионных бинарных соединений в реакцию необратимого гидролиза водой вступают:
  2. 1) нитриды щелочных металов (ЩМ), щелочноземельных металлов (ЩЗМ) и магния:
  3. Na3N + 3H2O = NH3 + 3NaOH
  4. Ca3N2 + 6H2O = 2NH3 + 3Ca(OH)2
  5. 2) фосфиды ЩМ, ЩЗМ и магния:
  6. Na3P + 3H2O = PH3 + 3NaOH
  7. Ca3P2 + 6H2O = 2PH3 + 3Ca(OH)2
  8. 3) силициды ЩМ, ЩЗМ и магния:
  9. Na4Si + 4H2O = SiH4 + 4NaOH
  10. Ca2Si + 4H2O = SiH4 + 2Ca(OH)2
  11. 4) карбиды ЩМ, ЩЗМ и магния. Знать нужно формулы только двух карбидов — Al4C3 и CaC2 и, соответственно, уметь записывать уравнения их гидролиза:
  12. Al4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3
  13. CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2
  14. 5) сульфиды алюминия и хрома:
  15. Al2S3 + 6H2O = 3H2S + 2Al(OH)3
  16. Cr2S3 + 6H2O = 3H2S + 2Cr(OH)3
  17. 6) гидриды ЩМ, ЩЗМ, Mg, Al:
  18. NaH + H2O = H2 + NaOH
  19. CaH2 + 2H2O = 2H2 + Ca(OH)2
  20. AlH3 + 3H2O = 3H2 + Al(OH)3

Гидролиз гидридов металлов – редкий пример окислительно-восстановительного гидролиза. Фактически, в данной реакции объединяются ионы водорода H+ и анионы водорода H—, в следствие чего образуются нейтральные молекулы H2 с водородом в степени окисления, равной 0.

Какие ковалентные бинарные соединения вступают в реакцию гидролиза?

  • Из ковалентных бинарных соединений, способных вступать в реакцию необратимого гидролиза, нужно знать про:
  • 1) галогениды фосфора III и V.
  • Например, PCl3, PCl5:
  • PCl5 + 4H2O = 5HCl + H3PO4
  • PCl3 + 3H2O = 3HCl + H3PO3
  • 2) галогениды кремния:
  • SiCl4 + 3H2O = 4HCl + H2SiO3

Гидролиз бинарных соединений действием растворов кислот и щелочей

  1. Помимо обычного гидролиза водой существует также вариант гидролиза, при котором бинарное соединение обрабатывают водным раствором щелочи или кислоты.

  2. Как в таком случае записать уравнение гидролиза?
  3. Для того, чтобы записать уравнение гидролиза бинарного соединения водным раствором щелочи или кислоты, нужно:
  4. 1) в первую очередь, представить, какие продукты образовались бы при обычном гидролизе водой.

  5. Например, мы хотим записать уравнение щелочного гидролиза соединения PCl5 действием водного раствора KOH.
  6. Тогда, согласно этому пункту, мы должны вспомнить какие продукты образуются при обычном гидролизе.

    В нашем случае это HCl и H3PO4

2) посмотреть на отношение этих продуктов к средообразователю (кислоте или щелочи) – реагируют они или нет. Если продукты обычного гидролиза реагируют со средообразователем, то запомнить продукты этого взаимодействия.

Возвращаясь к нашему случаю с PCl5, мы должны посмотреть на то, как относятся к щелочи продукты обычного гидролиза, т.е. HCl и H3PO4. Оба данных соединения в водном растворе являются кислотами, в связи с чем существовать в щелочной среде не могут. В частности, с гидроксидом калия они прореагируют, образуя соответственно соли KCl и K3PO4

3) в конечном уравнении в качестве продуктов записать то, что получается при взаимодействии со средообразователем. Воду при этом мы пока не пишем, вывод о том, писать ее или нет, делаем после попытки уравнивания реакции без нее.

  • Таким образом, следуя этому принципу, запишем:
  • PCl5 + KOH = KCl + K3PO4
  • Уже до начала расстановки коэффициентов очевидно, что есть необходимость в записи в качестве одного из продуктов реакции воды, поскольку в левой части присутствует водород, а в правой его нет.
  • Таким образом, суммарная схема реакции будет иметь вид:
  • PCl5 + KOH = KCl + K3PO4 + H2O
  • А само уравнение после расстановки коэффициентов будет выглядеть так:
  • PCl5 + 8KOH = 5KCl + K3PO4 + 4H2O
  • Следует отметить, что щелочной гидролиз ионных соединений чаще всего не отличается от обычного гидролиза действием воды, поскольку чаще всего ни один продукт обычного гидролиза с щелочью не взаимодействует.
  • Аналогично, можно сказать, что кислотный гидролиз ковалентных бинарных соединений не будет отличаться от водного.
  • В связи с этим имеет смысл более детально рассмотреть кислотный гидролиз ионных бинарных соединений и щелочной гидролиз ковалентных бинарных соединений.

Кислотный гидролиз ионных бинарных соединений

  1. Со всеми перечисленными ионными бинарными соединениями, участвовавшими в реакциях обычного гидролиза водой, можно записать соответствующие уравнения их кислотного гидролиза.

    Возьмем в качестве примера водный раствор соляной кислоты:

  2. 1) Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3
  3. 2) Mg2Si + 4HCl(р-р) = 2MgCl2 + SiH4
  4. 3) Al4C3 + 12HCl(р-р) = 4AlCl3 + 3CH4
  5. 4) Al2S3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2S
  6. 5) Ca3N2 + 8HCl(р-р) = 3CaCl2 + 2NH4Cl

Обратите внимание, что вместо водородного соединения в случае нитридов металлов образуется продукт его взаимодействия с соляной кислотой (NH3 + HCl = NH4Cl). Следует отметить, что нитриды металлов – единственный случай, когда при кислотном гидролизе ионного бинарного соединения не выделяется газообразное водородное соединение. Связано это с тем, что по сравнению с другими водородными соединениями неметаллов, только у аммиака основные свойства выражены в значительной степени.

6) CaH2 + 2HCl(р-р) = CaCl2 + 2H2

Как можно заметить, кислотный гидролиз гидридов металлов также относится к окислительно-восстановительным реакциям. В результате этой реакции образуется простое вещество водород. Связано это с тем, что водород с кислотами не реагирует.

Щелочной гидролиз ковалентных бинарных соединений

  • Щелочному гидролизу среди ковалентных соединений подвержены все те же бинарные соединения, что и обычному гидролизу водой, то есть галогениды фосфора и кремния:
  • PBr5 + 8NaOH = Na3PO4 + 5NaBr + 4H2O
  • SiCl4 + 6KOH = K2SiO3 + 4KCl + 3H2O
  • Щелочной гидролиз галогенидов фосфора III в ЕГЭ не встретится из-за специфических свойства фосфористой кислоты.
  • Тем не менее, для тех, кто хочет, ниже предоставляю пример такого рода уравнений с пояснением:
  • Посмотреть

PCl3 + 5KOH = K2HPO3 + 3KCl + 2H2O

Поскольку фосфористая кислота является двухосновной, то несмотря на наличие трех атомов водорода, при ее реакции с щелочью на атомы металла способны заместиться только два атома водорода.

ПОИСК

    Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов являются кристаллическими веществами с довольно высокими температурами плавления. Как и галогениды, они проводят ток в расплавленном состоянии, причем водород выделяется на аноде, так как ион Н заряжен отрицательно. В воде гидриды гидролизуются.

Реакция с водой заключается в том, что протон и гидрид-ион получают поровну электронов Н++Н- = 2Н и образуются в конечном счете молекула водорода и гидроксид металла формально мы можем рассматривать гидрид как соль слабой кислоты Н—Н, и тогда реакция с водой будет вполне аналогична обычным реакциям гидролиза. [c.

290]     Определение содержания бора титрованием, а гидрида — гидролизом показывает, что получен раствор диборана концентрации около 1,0 М. Концентрация диборана, если хранить раствор в атмосфере азота при 0°, заметно не изменяется в течение нескольких недель. [c.

39]

    Скорость гидролиза различна. Сложные гидриды гидролизуются с большой скоростью. Так, время полураспада боргидрида лития с водой составляет 1 сек, а индукционный период реакции гидролиза боргидрида алюминия — 0,005 сек [68].

С большой скоростью протекает также гидролиз простых гидридов, особенно при повышенных температурах, развивающихся при гидролизе. [c.658]

    Различие в химической природе гидридов можно легко установить по их поведению при гидролизе. Характерной особенностью гидролиза гидридов является выделение водорода.

Реакция протекает по окис-лительно-восстановительному механизму.

Отрицательно поляризованный атом Н в гидриде и положительно поляризованный атом Н в воде переходят в состояние с нулевой степенью окисления  [c.276]

    Подобно гидридам, фторидам и хлоридам, бромиды и иодиды в зависимости от природы элемента в положительной степени окисления могу г быть основными (галиды щелочных и щелочноземельных металлов) и кислотными (галиды неметаллических элементов). Примеры бромидов и иодидов разной химической природы и их поведение при гидролизе приведены ниже  [c.301]

    Гидриды бора разлагаются водой, спиртами и щелочами с выделением водорода. Наиболее активно гидролизуется диборан  [c.443]

    II и III. Гидролиз исходных сложных эфиров осмиевой кислоты осуществляется с трудом даже при продолжительном кипячении с водой. Однако если проводить гидролиз в кипящих спиртовых растворах соляной кислоты, то можно получить некоторое количество г/.

нс-гликолей. Гликоли можно получить также путем окислительного гидролиза с помощью хлоратов или перекиси водорода илп восстановительного гидролиза с водноспиртовыми растворами сульфита натрия или в неводных растворах с гидридом литий-алюминня. [c.

367]

    Рассмотрите реакции гидролиза гидридов щелочных металлов как окислительно-восстановительные. [c.160]

    Какой объем водорода (н. у.) можно получить при гидролизе 0,5 кг гидрида лития Можно ли получить водород, подвергая гидролизу гидриды натрия, калия  [c.161]

    Какой объем водорода (н. у.) может выделиться при гидролизе гидрида бериллия, полученного при взаимодействии 15 г хлорида бериллия с гидридом лития в эфирном растворе  [c.162]

    Гидриды бора и кремния летучи и самовоспламеняются на воздухе. Водой гидролизуются. [c.570]

    Гидрид алюминия выделяется в виде аморфной массы, представляющей собой полимеризованный продукт состава (АШз)д . Выше 100 °С он разлагается, а водой быстро гидролизуется  [c.255]

    Что же касается общетеоретических вопросов, то при описании многих тем школьного курса химии учение о периодичности позволяет глубже раскрыть их содержание.

Так, при изучении водных растворов следует обратить внимание на свойства растворителя (вода) и свойства растворяемых веществ (типы связи, строение молекулы, степени окисления), которые определяют такое свойство веществ, как их растворимость, поведение в воде (электролитическая диссоциация, гидролиз, окисление—восстановление).

При описании состава химических соединений следует обратить внимание на взаимосвязь классификации соединений по составу с положением элементов в системе (совокупность свободных атомов, номер группы и периода).

Это дает возможность устанавливать связи между разными классами соединений (оксиды, фториды, хлориды, гидриды, интерметаллиды) и видеть особенности каждого из них по составу (насыщенные или ненасыщенные молекулы), по агрегатному состоянию и строению (водородные соединения неметаллов, как правило, газообразны при обычных условиях, гидриды типичных металлов — ионные кристаллы) и т. п. [c.71]

    Уран, протактиний и торий отличаются от своих аналогов по химическим свойствам.

Уран, в противоположность хрому, молибдену и вольфраму, не образует карбонильных соединений, а его карбид легко гидролизуется водой (карбиды хрома, молибдена и вольфрама представляют собой твердые сплавы, химически инертные).

В отличие от титана, циркония и гафния торий образует легко гидролизующийся карбид, нитрид и гидрид. Уран не встречается в природе вместе с молибденом и вольфрамом, а сопровождается обычно торием и лантаноидами торий в свою очередь содержится [c.285]

    За счет выделения водорода гидролиз протекает полностью и необратимо (АН с О, AS> 0). При этом основные гидриды образуют ще-лочь, а кислотные — кислоту. [c.276]

    Соединения типа M2(Fe( O)4] являются солями. Они легко гидролизуются, образуя гидрокарбонил (карбонил-гидрид) HjFe( 0)4. Ион 1Ре(С0)4р- можно рассматривать как производное железа в степени окисления —2. В качестве производного железа в степени окисления —1 можно рассматривать ион [Ре2(СО)в]2″. Известны также HjRu( O)4 и H20s( 0)4. Производные типа 4-2 — -2 [c.585]

    Шаклетт и Смит [281 обрабатывали несколько бензилхлоридов, приготовленных реакцией хлорметилирования гидридом лития и литий-алюмииийгидридом в растворе тетрагидрофурана, и получили количественные выходы ароматических углеводородов.

Ими найдено, что реакция таких галогенидов с ацетатом натрия в уксусно кисло1е с последующим щелочным гидролизом в водном спирте и каталитическим гидрированием образующегося карбинола над катализатором — хромитом меди — приводит к количественным выходам.

[c.486]

    Например, при обработке пиридина в эфирном растворе и-бутилли-тием образуется комплекс. Гидролиз этого комплекса дает 2-м-бутилпро-изводное дигидропиридина. Нагревание комплекса при 100° ведет к выделению гидрида лития и образованию 2- -бутнлниридина ( IV) [319]  [c.471]

    Диорганодихлорсиланы и хлоролигомеры гидролизуют обычно при охлаждении и pH среды от 7 до 11 (чем pH выше, тем больше а в получаемом силоксандиоле), гидриды кремния — в нейтральной среде в присутствии катализаторов, алкоксипроизвод-ные — в нейтральной или слабокислой среде.

Хорошие выходы диолов получают при гидролизе ацилоксипроизводных и при нейтрализации растворов силан- и силоксандиолятов щ,елочных металлов слабыми кислотами.

Силоксандиолы с а = 200—1000 (жидкие каучуки) получаются полимеризационным методом, так как гидролитические методы не обеспечивают надежного контроля молекулярной массы. [c.467]

    Реакции с дибораном, полученным in situ. Раствор Bu4,N+BH4 в сухом метиленхлориде (получен, как описано выше) и субстрат перемешивают при охлаждении льдом в атмосфере аргона. Медленно добавляют 2 экв.

H3I таким образом, чтобы выделение метана не было слишком бурным. Перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре, избыток гидрида разлагают добавлением этанола и смесь гидролизуют НС.  [c.

371]

    Гидриды. ОаИз) , т. пл. —20 °С, разл. прн —15°С (1пН) разл. при 340 °С, не р. в орг.шическиА растворителях (Т1Н) — коричневый порошок, разл. при 270 °С, не р, п органических растворителях, гидролизуется медленно. [c.349]

    Соедняения циркония и гафния напоминают соединения титана. Из оксидов устойчивыми являются только диоксиды, являющиеся ио химическому характеру амфотерными с преобладанием основных свойств. И.

з галидов циркония и гафния наиболее устойчивы тетрагалиды, которые представляют собой летучие, легкоплавкие (за исключением фторидов) кристаллы, в расплавленном состоянии ие проводят электрический ток под действием воды гидролизуются, С водородом и элементами VA-, IVA- и ША-подгрупп периодической системы цирконий и гафний образуют соединения интерметаллидного характера — гидриды, нитриды, фосфиды, карбиды, силиды, бориды и т. д. — и ограниченные твердые растворы, В системах, образованных цирконием и гафнием с другими металлами, во многих случаях возникают интерметаллические соединения. [c.275]

    Гидрид, или силан (моносилан), 51Н4. Это соединение значительно менее прочное, чем описанные выше (ДЯ=+34,7, 0 = = — -57,2 кДж/моль). В связи с этим гидрид кремния ис может быть получен непосредственным синтезом из элементарных вешеств (он получается при действии соляной кислоты на силид магния).

При обычных условиях гидрид кремния представляет собой бесцветный газ (температура нормального сжижения —111,9°С, критическая температура —3 С). Очень реакциоиноспособен — воспламеняется ири смешивании с кислородом и даже с воздухом, легко взаимодействует с галогенами и галоводородами, легко гидролизуется водой и растворами щелочей.

Подобно тому как метан является родоначальником ряда предельных углеводородов, гидрид кремния является родоначальником кремневодородов, или так называемых силанов, имеющих состав, выражаемый общей формулой 51 Н2п- -2- Однако в отличие от предельных углеводородов аналогичные им по составу кремневодороды чрезвычайно иенрочны и в связи с этим немногочисленны (число атомов кремния в них не превышает шести), [c.359]

    Различие в химической природе гидридов можно легко установить по их поведению при гидролизе. Характерной особенностью гидролиза гидридов является выделение водорода. Реакция протекает по окис-лительно-восстановительному механизму.

Отрицательно поляризо- [c.291]

    Гидролиз гидридов протекает полностью и необратимо. При этом основные гидриды образуют щелочь, а кислотные —кислоту. (Кислотные гидриды поэтому можно назвать еще водородангидридами.) [c.291]

    Как протекает гидролиз гидридов металлов и неметаллов Напишите уравнения реакций гидролиза КН и 51Н4. [c.111]

    КРЕМНЕВОДОРОДЫ (силаны) — соединения кремния с водородом. Предельные К-— силаны, аналоги предельных углеводородов, общей формулы 51лН2 21 предполагают, что существуют и непредельные К.— силены, аналоги этиленовых углеводородов, и силины — аналоги ацетиленовых углеводородов. К. отличаются неустойчивостью силано-вых цепей —31—31—.

Плотность, температуры плавления и кипения К. выше, чем у соответствующих углеводородов. Низшие К.— газы с неприятным запахом высшие — летучие ядовитые жидкости с еще более неприятным запахом. Силаны растворяются в спирте, бензине, сероуглероде.

Характерным свойством силанов является их чрезвычайно легкое окисление для некоторых силанов реакция окисления протекает с сильным взрывом. Если в закрытые сосуды с раствором силана в сероуглероде попадает воздух, происходит взрыв. Силаны — хорошие восстановители, быстро гидролизуются.

Силаны получают разложением силицидов металлов кислотами или щелочами, восстановлением галогеносиланов гидридами или водородом и другими методами. [c.138]

    Метод термодистилляции оказался весьма эффективным методом глубокой очистки ряда веществ от содержащихся в них примесей в виде мельчайших взвешенных частиц субмикронного размера ( 10 —10 мкм).

Такие частицы могут иметь различную природу, обусловленную их происхождением (химические реакции термораспада или гидролиза, диспергирование конструкционных материалов, окружающая среда и т. д.) они практически присутствуют во всех веществах — газообразных, жидких и твердых.

Установлено, например, что взвешенные частицы, находящиеся в летучих неорганических гидридах и хлоридах, на основе которых получают некоторые материалы для полупроводниковой техники и волоконной оптики, состоят в основном из оксидов различных элементов.

Внося существенный вклад в суммарное содержание примесей, взвешенные частицы оказывают отрицательное влияние на электрофизические и оптические свойства этих материалов. [c.183]

    Триалкил- и триарилборы обладают значительно меньшей реакционной способностью, чем гидриды бора. В отличие от последних они устойчивы к гидролизу, алкоголизу и действию ряда нуклеофильных реагентов, но самовоспламеняются на воздухе, взаимодействуют со щелочным пероксидом водорода, карбоновыми кислотами, галогенво-дородами и галогенами. [c.339]

    Все галиды кремния довольно устойчивы, но они, как галогенаи-гидриды, легко гидролизуются  [c.122]

    Уже указывалось, что каталитическое гидрирование тройных связей, а также взаимодействие с гидридом диизобутилалюминия обычно приводят к ис -олефину.

Большинство других методов восстановления тройных связей приводят к термодинамически более устойчивому гранс-олефину.

Однако методы, включающие гидролиз боранов или восстановление гидразином или МНгОЗОзН, также дают цыс-иродукты. [c.181]

    При взаимодействии триалкилборана с монооксидом углерода (реакция 18-26) в присутствии восстановителя типа бор-гидрида лития или триизопропоксиборгидрида калия восстанавливающий агент улавливает интермедиат 74 и происходит только одна миграция от бора к углероду. Продукт гидролизуется в первичный спирт или окисляется до альдегида [336]. В подобном процессе две из трех групп R теряются, но [c.174]

Химические свойства щелочных металлов

Общая, неорганическая и физическая химия.

Щелочные металлы – способы получения, химические свойства, применение. Гидриды – получение, химические свойства, применение.

Щелочны́е мета́ллы — элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Эти металлы получили название щелочных, потому что большинство их соединений растворимо в воде. При растворении щелочных металлов в воде образуются растворимые гидроксиды, называемые щёлочами.

Особенность строения атомов щелочных металлов заключается в том, что они содержат один электрон на новом энергетическом уровне: их электронная конфигурация ns1. Для всех щелочных металлов характерны восстановительные свойства.

Все металлы этой подгруппы имеют серебристо-белый цвет (кроме серебристо-жёлтого цезия), они очень мягкие, их можно резать скальпелем. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, реагируя с ней.

Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз расплавов их галогенидов, чащевсего — хлоридов, образующих природные минералы

Химические свойства щелочных металлов.

Из-за высокой химической активности щелочных металлов по отношению к воде, кислороду, азоту их хранят под слоем керосина. Чтобы провести реакцию со щелочным металлом, кусочек нужного размера аккуратно отрезают скальпелем под слоем керосина, в атмосфере аргона тщательно очищают поверхность металла от продуктов его взаимодействия с воздухом и только потом помещают образец в реакционный сосуд.

Оксиды щелочных металлов обладают всеми свойствами, присущими основным оксидам: они реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами.

Щелочные металлы реагируют со многими неметаллами. При нагревании они соединяются с водородом с образованием гидридов.

Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке и его производных.

Литий служит сырьем в атомной энергетике, используется в ракетной технике. В металлургии применяется для удаления остатков водорода, азота, кислорода, серы. Натрий необходим для атомной энергетики, металлургии, органического синтеза. Цезий и рубидий используются при изготовлении фотоэлементов.

  • Гидриды — соединения водорода с металлами и с имеющими меньшую электроотрицательность, чем водород, неметаллами.
  • Гидриды металлов – обладают только сильными восстановительными свойствами.
  • Химические свойства:
  • · Взаимодействие ионных гидридов с водой:
  • · Взаимодействие с оксидами металлов:
  • · Термическое разложение:
  • · Взаимодействие с азотом:
  • Ионные гидриды получают взаимодействием простых веществ:
  • 2Na + H2 → 2NaH

Гидриды широко применяются для проведения различных синтезов, для получения водорода и в химическом анализе. Гидрид кальция используется в качестве осушителя для удаления следов влаги.

Гидрид натрия применяют для очистки железа от магнетита.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Гидролиз РіРёРґСЂРёРґРѕРІ протекает полностью Рё необратимо.  [1]

Гидролиз РіРёРґСЂРёРґРѕРІ протекает полностью Рё необратимо. РџСЂРё этом основные РіРёРґСЂРёРґС‹ образуют щелочь, Р° кислотные — кислоту.  [2]

Реакция гидролиза РіРёРґСЂРёРґРѕРІ используется для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ автономных устройствах. Гидриды металлов также используются для получения некоторых металлов.  [3]

Как протекает гидролиз РіРёРґСЂРёРґРѕРІ металлов Рё неметаллов.  [4]

Р’ процессе гидролиза РіРёРґСЂРёРґРѕРІ наряду СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј образуется РІРѕРґСЏРЅРѕР№ пар РІРІРёРґСѓ больших теплот реакции Рё щелочной аэрозоль, который РІ случае применения РІ Р­РҐР“ кислого электролита может уменьшить его энергетические характеристики. Поэтому перед РІС…РѕРґРѕРј РІ Р­РҐР“ должен быть установлен противоаэрозольный фильтр.  [6]

Рассмотрите реакции гидролиза РіРёРґСЂРёРґРѕРІ щелочных металлов как окислительно-восстановительные.  [7]

РџРѕ какому механизму РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ гидролиз РіРёРґСЂРёРґРѕРІ. Почему эта реакция дает возможность установить принадлежность данного РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ соединения Рє классу РіРёРґСЂРёРґРѕРІ.  [8]

РљРѕ второй РіСЂСѓРїРїРµ относятся процессы конверсии бензина Рё метанола, гидролиз РіРёРґСЂРёРґРѕРІ металлов, гидролиз надперекисных соединений.  [9]

Настоящих РіРёРґСЂ РѕРєСЃРёРґРѕРІ эти элементы РЅРµ образуют, Рё поэтому продукты гидролиза РіРёРґСЂРёРґРѕРІ, галогенидов Рё подобных РёРј веществ лучше рассматривать как гидратированные РѕРєСЃРёРґС‹.  [10]

Полученный РІ реакторе РІРѕРґРѕСЂРѕРґ поступает РІ батарею РўР­, РїСЂРѕРґСѓРєС‚ окисления РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — РІРѕРґР° частично возвращается РІ реактор для гидролиза РіРёРґСЂРёРґР° или Р±РѕСЂРіРёРґСЂРёРґР°.

РџСЂРё выборе топлива, РєСЂРѕРјРµ рассмотренных, учитываются также РґСЂСѓРіРёРµ РёС… свойства, например токсичность, взрыво — Рё пожароопасность, отсутствие взаимодействия СЃ электродом Рё электролитом.  [11]

Простейшим методом анализа, применимым для комплексных РіРёРґСЂРёРґРѕРІ металлов Рё достаточным для повседневной лабораторной практики, является объемное определение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, выделяющегося РїСЂРё гидролизе РіРёРґСЂРёРґР°.  [13]

Очень часто целесообразно проводить восстановление РІ аппаратуре, соединенной СЃ газовой бюреткой, СЃ помощью которой можно измерить количество выделяющегося РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ процессе реакции Рё после гидролиза избыточного РіРёРґСЂРёРґР° ( СЂРё СЃ. Такие опыты являются надежными только РІ том случае, РєРѕРіРґР° весь РІРѕР·РґСѓС… РІ аппаратуре предварительно заменяется инертным газом. Этот прием позволяет количественно контролировать С…РѕРґ реакции восстановления.  [15]

Страницы:      1    2

Гидролиз солей

Цели. Образовательная – сформировать представление о гидролизе; развивающая – развивать умения писать полные ионные уравнения, определять среду растворов, устанавливать образование кислых или основных солей в реакциях; воспитательная – научить самостоятельно оценивать наблюдаемые явления, развивать познавательный интерес. Тип урока. Урок совершенствования знаний, умений, навыков. Методы: обучения – эвристический, преподавания – сообщающий, учения – частично-поисковый, исполнительский. Оборудование и реактивы. Таблицы «Окраска индикаторов», «Степень диссоциации кислот и щелочей», «Растворимость солей, кислот и оснований в воде»; подсветка для пробирок; на столах учащихся: растворы солей NaCl, АlCl3 и Nа2СО3, индикаторы. Планируемые результаты обучения. На изученных примерах уметь объяснять сущность гидролиза солей, записывать краткие и полные ионные уравнения реакций гидролиза, объяснять изменение кислотности среды и образование кислых или основных солей в этом процессе. Знать о практическом значении гидролиза.Уметь экспериментально подтверждать гидролиз соли слабого основания и сильной кислоты и соли сильного основания и слабой кислоты.

ХОД УРОКА

Гидролиз (от греч. hydro – вода, lysis – разложение) означает разложение вещества водой. Гидролизом соли называют обратимое взаимодействие соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Вода хотя и в малой степени, но диссоциирует:

H2O H+ + OH–.

Когда концентрации ионов H+ и гидроксид-ионов OH– равны между собой, [H+] = [OH–], то среда нейтральная, если [H+] > [OH–] – среда кислая, если [Н+] < [ОН–] – среда щелочная.

Для понимания сущности гидролиза солей опытным путем определяют действие их водных растворов на индикаторы. Какие вы знаете индикаторы? Как изменяется их окраска в той или иной среде? (Учащиеся отвечают на эти вопросы, пользуясь таблицей «Окраска индикаторов».)

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Что означает «сильные» и «слабые» кислоты и основания? (Для этого рассмотрим таблицу «Степень диссоциации кислот и щелочей».)

Можно предположить, что растворы солей в отличие от растворов кислот и щелочей будут нейтральными, т.е. в них [Н+] = [ОН–]. Проверим, верно ли это предположение.

Лабораторный опыт № 1. Налейте в одну пробирку раствор NaCl, в другую – раствор Na2CO3, в третью – раствор AlCl3. Проверьте, как изменяется цвет индикаторов, и сделайте выводы. Учтите, что изменение цвета – это признак химической реакции и что реакция обмена идет до конца, если в водном растворе есть ионы, которые связываются. Итак, какие же процессы протекают в растворах?

(Учащийся у доски заполняет табл. 1)

Таблица 1

Уравнения реакций гидролиза

Соли, реагирующиес водой Сокращенные ионные, полные ионные и молекулярные уравнения реакций Среда раствора
Хлорид натрия H2O H+ + OH–,Na+ + Cl– + H2O Na+ + Cl– + H+ + OH–, NaCl + H2O (нет реакции) Нейтральная
Kарбонат натрия + НОН + OН–,2Na+ + + H2O + OН–, Na2CО3 + H2O NaHCО3 + NaOН Щелочная
Хлорид алюминия Al3+ + НОН AlOH2+ + Н+,Al3+ + 3Cl– + H2O AlОH2+ + 2Cl– + H+ + Cl–, AlCl3 + H2O AlOHCl2 + HCl Kислая

После опытов выясняю практические результаты – окраски индикаторов и среду. Затем объясняю результаты гидролиза и запись уравнений гидролиза.

Рассмотрим гидролиз карбоната натрия Na2CO3. Для составления уравнений гидролиза Na2CO3 по ступеням исходим из следующего положения. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой.

Ион слабой кислоты будет связывать ионы водорода воды. Поскольку ион несет две единицы заряда, то следует рассматривать две ступени гидролиза.

Для каждой ступени надо уметь записывать три вида уравнений: а) в сокращенной ионной форме; б) в ионной форме; в) в молекулярной форме.

  • Первая ступень:
  • а) + Н2О + ОН–;
  • б) к ионам этого уравнения приписываем ионы противоположного знака:
  • 2Nа+ + + Н2О Nа+ + + ОН– + Nа+;
  • в) записываем ионы предыдущего уравнения в виде химических формул веществ и получаем уравнение гидролиза в молекулярной форме:
  • Nа2СО3 + Н2О NаНСО3 + NаОН.
  • Вторая ступень:
  • а) + Н2О Н2СО3 + ОН–;
  • б) Nа+ + + Н2О Н2СО3 + Nа+ + ОН–;
  • в) NаНСО3 + Н2О Н2СО3 + NаОН.
  • В обычных условиях гидролиз протекает главным образом по первой ступени: ионы связывают ионы водорода Н+ воды, образуя сначала , и лишь при сильном разбавлении и нагревании следует учитывать гидролиз образовавшейся кислой соли.

Итак, в результате гидролиза соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, ионы водорода Н+ (от молекул воды Н2О) образуют с ионами устойчивые ионы . В растворе накапливаются свободные ионы ОН–, поэтому среда становится щелочной, [Н+] < [ОН–].

Рассмотрим гидролиз хлорида алюминия AlCl3. Cоль AlCl3 образована сильной кислотой HCl и слабым основанием Al(OH)3. При гидролизе ион Al3+ будет отрывать гидроксид-ионы ОН– от молекул Н2О. Освобождающиеся катионы водорода Н+ обусловливают кислую среду раствора.

  1. Первая ступень:
  2. а) Al3+ + HOH AlOH2+ + H+;
  3. б) Al3+ + 3Сl– + H2O AlOH2+ + 2Сl– + H+ + Сl–;
  4. в) AlCl3 + H2O AlOHCl2 + HCl.
  5. Вторая ступень:
  6. а) AlOH2+ + H2O + H+;
  7. б) AlOH2+ + 2Сl– + H2O + Сl– + H+ + Сl–;
  8. в) AlOHCl2 + H2O Al(OH)2Cl + HCl.

Реакция по третьей ступени практически не протекает. Ввиду накопления ионов водорода процесс смещается в сторону исходных веществ. Однако разбавление раствора и повышение температуры усиливают гидролиз. Поэтому может происходить гидролиз и по третьей ступени (здесь приведена запись только в молекулярной форме):

  • Al(OH)2Cl + H2O Al(OH)3 + HCl.
  • Итак, в растворе [Н+] > [ОН–].
  • В том, что степень гидролиза зависит от условий протекания реакций, убедимся на опыте: получим коллоидный раствор гидроксида железа(III).

Лабораторный опыт № 2. В горячую воду прильем по каплям немного раствора хлорида железа(III). Нерастворимый в воде гидроксид железа(III) не выпадает в осадок, а образует прозрачный коллоидный раствор темно-коричневого цвета:

  1. При комнатной температуре гидролиз незначительный, останавливается на первой стадии:
  2. а) Fe3+ + Н2О = Fе(ОН)2+ + Н+.
  3. При нагревании раствора FeCl3 становится возможным гидролиз по второй ступени:
  4. Когда мы вливаем раствор FeCl3 в горячую воду, она становится бурой, происходит гидролиз по третьей ступени:

Еще легче подвергаются гидролизу соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием, ионы этой соли одновременно связывают ионы Н+ и ОН–, смещая равновесие диссоциации воды. Процесс такого гидролиза часто необратимый, как в случае Аl2S3:

Аl2S3 + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 + 3H2S.

Сульфиды хрома, алюминия и их карбонаты не могут существовать в водных растворах, т.к. подвергаются полному гидролизу, соль разлагается (см. таблицу растворимости).

В этом случае реакция раствора зависит от степени диссоциации продуктов гидролиза – кислоты и основания, если [Н+] > [ОН–], то среда кислая, а если [Н+] < [ОН–] – щелочная. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются.

Ионы таких солей не могут образовывать с водой слабых электролитов, и равновесие диссоциации воды не нарушается: [Н+] = [ОН–].

Гидролиз солей происходит тогда, когда ионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации, способны образовывать с водой слабые (малодиссоциирующие) электролиты. Нерастворимые соли (даже слабых кислот и оснований) гидролизу практически не подвергаются.

  • Необратимый гидролиз, протекающий в системе при взаимодействии солей слабых оснований, образованных катионами Al3+, Cr3+, Fe3+, с солями слабых кислот (сульфидов, карбонатов), служит причиной того, что в осадок выпадают не сульфиды или карбонаты этих катионов, а соответствующие им гидроксиды.
  • Лабораторный опыт № 3.
  • 2АlСl3 + 3Nа2СО3 + 3Н2О = 2Аl(ОН)3 + 3СО2 + 6NаСl,
  • ZnСl2 + Nа2СО3 + Н2О = Zn(ОН)2 + СО2 + 2NаСl.

Гидролиз можно усилить разбавлением раствора, подогреванием (гидролиз – эндотермический процесс) и связыванием (удалением) какого-либо продукта гидролиза.

Протеканию реакции гидролиза можно препятствовать увеличением концентрации продуктов гидролиза.

Обычно этого достигают подкислением раствора соли слабого основания и сильной кислоты или подщелачиванием раствора соли сильного основания и слабой кислоты.

  1. Кроме солей гидролизу подвергаются и другие неорганические вещества:
  2. СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2,
  3. Сl2 + Н2О = НСl + НClO.
  4. В отличие от гидролиза солей, который является обменным процессом, гидролиз таких веществ, как гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов, является окислительно-восстановительным процессом. Гидриды металлов разлагаются водой с образованием щелочи и водорода:
  5. NaH + H2O = NaOH + H2,
  6. CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2.

Гидролиз органических веществ происходит в присутствии катализаторов (ферментов), которые разрывают химические связи. Освободившиеся валентности используются для присоединения групп Н+ и ОН– из молекул воды. При этом реакция среды не изменяется (табл. 2).

Таблица 2

Гидролиз органических соединений

Kлассы органическихсоединений Уравнения гидролиза Продукты гидролиза
Галогенопроизводные углеводородов Спирт, галогеноводород
Жиры Глицерин и органические кислоты
Углеводы Моносахариды (глюкоза, фруктоза)
Белки Аминокислоты

Применение гидролиза. В результате гидролиза минералов – алюмосиликатов – происходит разрушение горных пород. Гидролиз солей (Nа2СО3, Nа3РO4) применяется для очистки воды и уменьшения ее жесткости. Известкование почв с целью понижения их кислотности также основано на реакции гидролиза:

+ НОН + ОН–.

Еще одна область использования этого процесса – гидролиз древесины.

В промышленности из непищевого сырья (древесины, хлопковой шелухи, подсолнечной лузги, соломы, кукурузной кочерыжки) вырабатывается ряд ценных продуктов: этиловый спирт, белковые дрожжи, глюкоза, твердый оксид углерода(IV) (сухой лед), фурфурол, метиловый спирт и т.д. В живых организмах протекает гидролиз полисахаридов, белков и других органических соединений.

  • Лабораторный опыт № 4 («Сюрприз»). Пойдет ли реакция между хлоридом цинка и металлическим цинком:
  • ZnCl2 + Zn … ?
  • К раствору ZnCl2 добавляем кусочки Zn и наблюдаем выделение пузырьков водорода. Химизм процесса:
  • Zn2+ + НОН Zn(OH)+ + Н+,

Как по составу соли сделать заключение о возможности ее гидролиза?

Это возможно с помощью таблицы растворимости. Нерастворимые соли гидролизу практически не подвергаются. Если соль в воде растворима, то следует выяснить, входит ли в ее состав катион, отвечающий слабому основанию, или анион, отвечающий слабой кислоте.

Л.М.ЧЕТВЕРОВА, преподаватель химии

(г. Москва)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector