Задачи "на кислые соли" и "на амфотерность" - это задачи, в которых избыток реагента взаимодействует с образовавшимися продуктами. Но, это не тот случай, когда Вам говорят, что к раствору хлорида алюминия прибавили избыток раствора гидроксида натрия и Вы спокойно можете записать уравнение: AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl
понимая, что именно его от Вас и ждут и проводить по нему дальнейшие расчеты.
Нет, это случай когда, проведя расчеты, Вы видите, что у Вас есть 1 моль AlCl3 и 3,5 моль NaOH. Что Вы тогда делаете? Здесь есть два варианта развития событий. Записав уравнение, написанное выше, Вы принимаете, что NaOH взят в недостатке и, исходя из этого, проводите расчеты. Сразу скажу, что это неверный путь. А правильным будет записать реакции, последовательно проходящие в системе. Сначала проходит реакция ионного обмена, с образованием гидроксида алюминия:
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl,
а за ней происходит растворение Al(OH)3, как амфотерного гидроксида в NaOH (n(NaOH) = 3,5-3 = 0,5 моль) с образованием комплексного соединения:
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
То есть, в результате этих превращений в пробирке у нас останется осадок гидроксида алюминия, количеством вещества 0,5 моль (в первой реакции образуется 1 моль Al(OH)3 из которого 0,5 моль прореагирует с таким же количеством NaOH во второй реакции), 0,5 моль Na[Al(OH)4] и 3 моль NaCl в растворе.
Последовательность прохождения реакций иллюстрирует опыт, по получению и исследованию амфотерных свойств гидроксида алюминия:
На то в какой последовательности будут проходить реакции, часто влияет порядок их смешивания. Например, к веществу А, находящемуся в растворе, прибавляют вещество В. В начальный момент времени вещество А всегда находиться в избытке (не зависимо от молярных соотношений указанных в условии задачи) и это определяет последовательность прохождения реакций. Например:
Изменим порядок прибавления реагентов:
Как видите, изменив порядок прибавления реагентов, мы получили другие продукты реакции!
Рассмотрим случай, когда газ пропускают в раствор. При этом вещество в растворе в первый момент времени всегда будет в избытке.
В раствор содержащий 2 моль гидроксида кальция, пропустили газ количеством вещества 3 моль. Определите количество образовавшихся продуктов реакции.
Са(ОН)2, в первый момент времени находиться в избытке, поэтому проходит реакция:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3
2 моль Са(ОН)2 реагирует с 2 моль СО2 с образованием 2 моль СаСО3.
СО2 продолжают пропускать (1 моль СО2) и он реагирует с осадком СаСО3, растворяя его:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2
После окончания реакции мы получим : 1 моль Са(НСО3)2 в растворе и 2-1 = 1 моль СаСО3 в осадке. Этот пример можно проиллюстрировать опытом:
Здесь хорошо видно образование осадка СаСО3 при пропускание СО2 в раствор Са(ОН)2 и последующее его растворение при дальнейшем пропускании СО2. В нашем примере, осадок растворяется частично.
Еще один пример. Основание (щелочь) прибавляют к раствору слабой многоосновной кислоты.
К раствору содержащему 1 моль фосфорной кислоты, прилили раствор содержащий 2,4 моль гидроксида натрия. Определите, какие соли образуются и их количество.
Кислота в растворе находиться в избытке, поэтому реакции проходят в следующей последовательности:
Таким образом, в продуктах реакции будут две соли: Na3PO4 и Na2HPO4 по 0,5 моль каждой.
Последовательное образования сначала дигидрофосфата, потом гидрофосфата и наконец фосфата металла можно проследить по кривой титрования фосфорной кислоты щелочью:
А теперь решим несколько задач уровня 34 задачи ЕГЭ по химии.
Первая задача. Амфотерные свойства гидроксида алюминия.
Условие задачи:
На хлорирование 14,1 г смеси алюминия и магния израсходовали 15,68 л (н.у.) хлора. Полученную смесь хлоридов растворили в 200 г воды. К полученному раствору прибавили 124,7 мл 36% раствора гидроксида натрия (плотностью 1,39 г/мл). Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)
Решение:
Вторая задача. Газ пропускают через раствор основания.
Условие задачи:
Смесь оксида углерода (II) и кислорода объемом 13,44 л (н.у.) подожгли. После сгорания всего оксида углерода и охлаждения смеси до н.у. объем смеси составил 10,08 л. Полученную смесь пропустили через 200,0 г 9,25% раствора гидроксида кальция. Осадок отфильтровали и обработали 150 г 12,5 % раствора соляной кислоты. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.
Решение:
Третья задача. К раствору слабой кислоты прибавляют раствор щелочи.
Условие задачи:
В 120 г 9%-ной ортофосфорной кислоты растворили 2,84 г оксида фосфора(V) и полученный раствор прокипятили. К полученному раствору прибавили 150 г 6,4 % раствора гидроксида натрия. Определите массовые доли веществ в концентр растворе. Испарением воды можно пренебречь.
Решение:
Задачи для самостоятельного решения.
1.Цинковую пластинку массой 13 г поместили в 325 г 5 % раствор хлорида железа (III). Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили. Ее масса оказалась равной 11,34 г. К полученному раствору прибавили 150 мл 13% раствора гидроксида калия с плотностью 1,12 г/мл. Определите массовые доли солей в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь). [2,1%, 4,93%]
2. Смесь гирокарбоната калия и карбоната кальция массой 10 г с массовой долей калия 20% обработали избытком соляной кислоты. Выделившийся газ растворили в 152,7 мл 3,29% раствора гидроксида натрия с плотностью 1,035 г/мл. Определите массовые доли солей в полученном растворе.[1,96%, 1,81%]
3. К 200 мл раствора (плотность 1,01 г/мл) концентрации хлороводорода и фосфорной кислоты в котором равны соответственно 0,5 и 0,25 моль/л, добавили 69,3 г 10,1% раствора гидроксида натрия. Вычислите массовые доли солей в образовавшемся растворе. [2,16%; 1,11%; 1,31%]
4. В 608 г 10%-го раствора гидроксида натрия растворили гидрид натрия, при этом массовая доля щелочи возросла до 16%. К полученному раствору добавили 119,28 г оксида фосфора (V). Вычислите массовые доли солей в полученном растворе. [13,45%, 15,92%]
5. Вычислите объем раствора NaOH (c = 4,00 моль/л; плотность 1,15 г/мл), который добавили к 159,5 г 10 % раствора йодида цинка, если масса осадка оказалась равной 0,99 г, а масса надосадочной жидкости больше 165 г. [45 мл]
6. К 87 мл раствора карбоната калия с плотностью 1,19 г/мл постепенно при переме-шивании добавили 60 мл раствора соляной кислоты с плотностью 1,05 г/мл, в результате чего выделилось 0,672 л газа(н.у.) и образовался раствор, содержащий две соли, с массовой долей соли с наибольшей молярной массой 7,26 %. Определите молярные концентрации веществ в исходных растворах и массовые доли ве-ществ в растворе, полученном при постепенном прибавлении 116 мл первого раствора к 50 мл второго. [1,72 моль/л; 3 моль/л; 6 %; 9,21 %]
Успехов в решении задач!
