Procesy wieloetapowe cz IV Przykadowe zadania z rozwizaniem

Procesy wieloetapowe – cz. IV Przykładowe zadania z rozwiązaniem: - reakcje z udziałem azotu i jego związków, - reakcje z udziałem siarki i jej związków.

Zadanie 16 v Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej, lub jonowej skróconej jeżeli reakcja zachodzi miedzy jonami, lub między jonem a cząsteczką przemian z udziałem azotu i jego związków. Dobierz konieczny ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji. D C NH 3∙H 2 O (NH 4)2 CO 3 N 2 O 3 Ś L/Na. Cl. O Ł/NH S/H O N 2 H 4 NH 2 Cl E T 3 M NH 4 NO 2 2 A N 2 B NH 3 J N 2 H 4∙H 2 O N K P NO I/T, N 2 O ∆ Π NH 4 NO 3 NO 2 O N 3 Na H/T, Na. G F KNO 2 NH 2 Na NH 4 Cl Ψ N 3 H N 2 H 5 Cl N 2 O R Ω KNO 3 U Y Ż Ź HNO 3 Φ N 2 O 4 Σ N 2 O 5 W Z HNO 2 X/P 4 O 10

Zadanie 16 – rozwiązanie Ø A. Termiczny rozkład azotanu(III) amonu: T NH 4 NO 2(s) N 2↑+ 2 H 2 O Ø B. Synteza amoniaku z pierwiastków w podwyższonej temperaturze i zwiększonym ciśnieniem: T, p 3 H 2(g) + N 2(g) 2 NH 3↑ Ø C. Rozpuszczanie amoniaku w wodzie: ü NH 3(g) + H 2 O(c) NH 3∙H 2 O(c) / NH 4+ + OHØ D. Wysycanie wody amoniakalnej tlenkiem węgla(IV): ü 2 NH 3∙H 2 O + CO 2(g) 2 NH 4+ + CO 32 - + H 2 O ü E. Termiczny rozkład węglanu amonu: T ü (NH 4)2 CO 3(s) 2 NH 3↑ + CO 2↑ + H 2 O

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø F. Synteza chlorku amonu fazie gazowej lub w reakcji wody amoniakalnej z roztworem kwasu: ü NH 3(g) + HCl(g) NH 4 Cl(s) ü NH 3∙H 2 O + H+ + Cl- NH 4+ + Cl- + H 2 O Ø G. Termiczny rozkład chlorku amonu: T ü NH 4 Cl(s) NH 3↑ + HCl↑ Ø H. Otrzymywanie amidku sodu – przepuszczanie amoniaku nad sodem w podwyższonej temperaturze: T ü 2 NH 3(g) + 2 Na 2 NH 2 Na + H 2↑ Ø I. Otrzymywanie azydku sodu w reakcji tlenku azotu(I) z amidkiem sodowym w podwyższonej temperaturze: T ü 2 NH 2 Na + N 2 O(g) N 3 Na + Na. OH + NH 3↑

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø J. Termiczny rozkład azydku sodu: ü 2 N 3 Na T 2 Na + 3 N 2↑ Ø K. Otrzymywanie kwasu azotowodorowego – wypieranie z azydku sodowego przez mocniejszy kwas: ü N 3 Na(s) + HCl(c) N 3 H(c/g) + Na. Cl(c) ü N 3 Na(s) + H+ + N 3 - + Na+ Ø L. Utlenienie amoniaku do chloroaminy Na. Cl. O: T ü NH 3(g) + 2 Na. Cl. O NH 2 Cl↑ + Na. OH Ø Ł. Otrzymywanie hydrazyny w reakcji amoniaku z chloroaminą: T ü 2 NH 3(g) + NH 2 Cl(g) H 2 N–NH 2(c) + HCl↑

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø M. Rozpuszczanie hydrazyny w wodzie – wykazuje ona, tak jak amoniak słabe właściwości zasadowe: ü N 2 H 4 + H 2 O (NH 2 -NH 2)∙H 2 O / NH 2 -NH 3+ + OHØ N. Otrzymywanie chlorku hydrazyny: ü (NH 2 -NH 2)∙H 2 O + HCl NH 2 -NH 3 Cl + H 2 O ü (NH 2 -NH 2)∙H 2 O + H+ NH 2 -NH 3+ + H 2 O ü 2 NH 2 Cl(g) + N 2 H 4(c) 2 NH 2 -NH 3 Cl(s) + N 2↑ Ø O. Utlenienie azotu w łuku elektrycznym: łuk elektr. ü N 2(g) + O 2(g) 2 NO(g) Ø P. Spalanie amoniaku w obecności kat. Pt: Pt ü 4 NH 3(g) + 5 O 2 4 NO↑ + 6 H 2 O

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø R. Utlenienie tlenku azotu(II) do tlenku azotu(IV): ü 2 NO(g) + O 2(g) 2 NO 2↑ Ø S. Reakcja synproporcjonowania tlenków azotu II i IV w obniżonej temperaturze do tlenku azotu(III): -T ü IINO + IVNO IIIN O o. C ulega rozkładowi / T > -13 2 2 3(c) Ø Ś. Roztwarzanie tlenku azotu(III) w wodzie: ü N 2 O 3(g) ) + H 2 O 2 H+ + NO 2Ø T. Otrzymywanie azotanu(III) amonu: ü NH 3∙H 2 O + HNO 2 NH 4 NO 2 + H 2 O ü NH 3∙H 2 O + H+ NH 4+ + H 2 O Ø U. Dimeryzacja NO 2 w podwyższonej temperaturze: T ü 2 NO 2(g) N 2 O 4(g)

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø W i Y. Roztwarzanie tlenku azotu(IV) w wodzie – reakcja dysproporcjonowania: ü IVN 2 O 4(g) + H 2 O 2 H+ + VNO 3 - + IIINO 2ü 2 IVNO 2(g) + H 2 O 2 H+ + VNO 3 - + IIINO 2Ø Z. Rozkład nietrwałego kwasu azotowego(III) – reakcja dysproporcjonowania: ü 3 H+ + 3 IIINO 2 - H+ + VNO 3 - + 2 IINO↑ + H 2 O Ø Ż. Rozkład kwasu azotowego(V) pod wpływem uv lub reakcja metalu leżącego w szeregu aktywności za wodorem ze stężonym kwasem azotowym(V): uv + ü 4 H + 4 NO 3 - O 2↑ + 4 NO 2↑ + 2 H 2 O ü Bi + 6 H+ + 3 NO 3 - Bi 3+ + 3 NO 2↑ + 3 H 2 O

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø Ź. Częściowy rozkład rozcieńczonego kwasu azotowego(V) w reakcji z metalem leżącym w szeregu aktywności metali za wodorem Cu, Bi, Ag, Hg: ü Bi + 4 H+ + NO 3 - Bi 3+ + NO↑ + 2 H 2 O Ø X. Odwadnianie kwasu azotowego(V) tlenkiem fosforu(V): ü 4 H+ + 4 NO 3 - + P 4 O 10 2 N 2 O 5↓ + 4 H+ + 4 PO 3Ø Σ. Roztwarzanie tlenku azotu(V) w wodzie: ü N 2 O 5(s) + H 2 O 2 H+ + 2 NO 3Ø Φ. Roztwarzanie N 2 O 5 w wodnym roztworze zasady potasowej: ü N 2 O 5 + 2 KOH 2 KNO 3 + H 2 O ü N 2 O 5 + 2 OH- 2 NO 3 - + H 2 O

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ø Ψ. Otrzymywanie azotanu(V) potasu: 2 K + 2 HNO 3 2 KNO 3 + H 2↑ ü 2 K + 2 H+ 2 K+ + H 2↑ K 2 O + 2 HNO 3 2 KNO 3 + H 2 O ü K 2 O + 2 H+ 2 K+ + H 2 O KOH + HNO 3 KNO 3 + H 2 O ü OH- + H+ H 2 O Ø ü ü ü Ø ü Ω. Termiczny rozkład azotanu(V) potasu: 2 KNO 3(s) T 2 KNO 2 + O 2↑ Σ. Otrzymywanie azotanu(V) amonu: NH 3∙H 2 O + HNO 3 NH 4 NO 3 + H 2 O NH 3∙H 2 O + H+ NH 4+ + H 2 O NH 4 Cl(s) + H+ NH 4+ + + HCl↑ ∆. Termiczny rozkład azotanu(V) amonu: NH 4 NO 3(s) T N 2 O↑ + 2 H 2 O

Zadanie 17 v Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej, lub jonowej jeżeli reakcja zachodzi miedzy jonami, lub między jonem a cząsteczką przemian z udziałem siarki i jego związków. Dobierz konieczny ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji. L Ł/S Fe 2 S 3 H 2 SO 3 Na 2 S 2 O 3 J M N/Na. OH(aq) K Fe. S 2 H 2 S A B C G T SO 2 E F I H 2 S 2 O 7 D S H P/V 2 O 5 V Ś SO 3 S R Y/P 4 O 10 T Na 2 S 2 O 7 H 2 SO 4 U O/HCl(aq) Cu. S Fe 2(SO 4)3 W Fe. SO 4 Z Φ Ż Na. HSO 4 Q Cr 2 S 3 Al 2 S 3 Ź Σ Na 2 SO 4 N Ω/T, C Na 2 S Ψ Na. HS

T Ø ü Ø ü Ø Zadanie 17 – rozwiązanie / cd A. Spalanie pirytu: 4 Fe. S 2 + 11 O 2 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2↑ B. Spalanie siarkowodoru w nadmiarze tlenu: 2 H 2 S + 3 O 2 2 H 2 O + 2 SO 2↑ C. Spalanie siarkowodoru w niedoborze tlenu: 2 H 2 S + O 2 2 H 2 O + 2 S D. Redukcja tlenku siarki(IV) węglem w podwyższonej temperaturze: T ü SO 2 + C S + CO 2↑ ü E. Spalanie siarki w powietrzu atmosferycznym: ü S + O 2 SO 2↑

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø F. Synteza siarkowodoru z pierwiastków w podwyższonej temperaturze: ü S + H 2 T H 2 S↑ Ø G. Wpieranie siarkowodoru z soli siarczkowej przez mocny kwas: ü Cu. S(s) + 2 H+ + SO 42 - Cu 2+ + SO 42 - + H 2 S↑ Ø H. Synteza siarczku miedzi(II) w pierwiastków w podwyższonej temperaturze: T ü S + Cu Cu. S Ø I. Strącanie siarczku miedzi(II) z roztworu soli przez wysycanie roztworu siarkowodorem: ü Cu 2+ + SO 42 - + H 2 S(g) Cu. S↓ + 2 H+ + SO 42 -

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø J. Strącanie siarczku żelaza(III) z roztworu soli w reakcji z kwasem siarkowodorowym (uwaga – metoda nie ma zastosowania dla strącania Al 2 S 3 i Cr 2 S 3): ü 2 Fe 3+ + 6 Cl- + + 6 H+ + 3 S 2 - Fe 2 S 3↓ + 6 H+ + 6 ClØ K. Roztwarzanie tlenku siarki(IV) w wodzie: ü SO 2(g) + H 2 O H+ + HSO 3Ø L. Otrzymywanie siarczanu(IV) sodu: ü 2 Na + 2 H+ + SO 32 - 2 Na+ + SO 32 - + H 2↑ ü Na 2 O + 2 H+ + SO 32 - 2 Na+ + SO 32 - + H 2 O ü 2 Na+ + 2 OH- + SO 32 - 2 Na+ + SO 32 - + 2 H 2 O Ø Ł. Synteza w podwyższonej temp. tiosiarczanu sodu: T ü Na 2 SO 3(s) + S Na 2 S 2 O 3

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø M. Wypieranie tlenku siarki(IV) z soli przez mocny kwas: ü Na 2 SO 3(s) + 2 H+ + SO 42 - 2 Na+ + SO 42 - + SO 2↑ + H 2 O Ø N. Roztwarzanie siarki w roztworze mocnej zasady reakcja dysproporcjonowania: ü 3 0 S + 6 Na+ + 6 OH- 6 Na+ + 2 -IIS 2 - + IVSO 32 - + 3 H 2 O Ø O. Otrzymywanie siarki koloidalnej w reakcji tiosiarczanu sodu z kwasem chlorowodorowym (Na 2 VI/-IIS 2 O 3): ü 2 Na+ + S 2 O 32 - + 2 H+ + 2 Cl- S↓ + SO 2↑ + 2 Na++2 Cl- +H 2 O Ø P. Utlenienie tlenku siarki(IV) wobec katalizatora: VO ü 2 SO 2(g) + O 2 2 SO 3(g/c) / krzepnie w temp. < 17 o. C Ø R. Termiczny rozkład siarczanu(VI) żelaza(III): ü Fe 2(SO 4)3(s) T 3 SO 3↑ + Fe 2 O 3(s) 2 5

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø ü Ø S. Roztwarzanie tlenku siarki(VI) w wodzie: SO 3 + H 2 O 2 H+ + SO 42Ś. Roztwarzanie SO 3 w kwasie siarkowym(VI): SO 3 + 2 H+ + SO 42 - 2 H+ + S 2 O 72 T. Rozcieńczanie kwasu dwusiarkowego(VI) / pirosiarkowego(VI) wodą: ü 2 H+ + S 2 O 72 - + H 2 O 4 H+ + 2 SO 42Ø U. Roztwarzanie / utlenienie siarki stężonym HNO 3: ü 0 S + 2 H+ + 2 VNO - 2 H+ + VISO 2 - + 2 IINO↑ 3 4 Ø V. Fe 2(SO 4)3(s) 3 SO 3↑ + Fe 2 O 3(s)

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø W. Roztwarzanie żelaza rozcieńczony H 2 SO 4 : ü Fe + 2 H+ + SO 42 - Fe 2+ + SO 42 - + H 2↑ Ø Y. Odwodnienie – usuwanie wody konstytucyjnej z użyciem P 4 O 10: ü 4 H+ + 2 SO 42 - + P 4 O 10 4 H+ + 4 PO 3 - + 2 SO 3 Ø Z. Otrzymywanie wodorosiarczanu(VI) sodu: ü Na+ + OH- + H+ + HSO 4 - Na+ + HSO 4 - + H 2 O ü 2 Na + 2 H+ + 2 HSO 4 - 2 Na+ + 2 HSO 4 - + H 2↑ ü Na 2 O + 2 H+ + 2 HSO 4 - 2 Na+ + 2 HSO 4 - + H 2 O Ø Ż. Eliminacja wody konstytucyjnej z Na. HSO 4 w podwyższonej temperaturze: T ü 2 Na. HSO 4(s) Na 2 S 2 O 7 + H 2 O

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø Ź. Otrzymywanie siarczanu(VI) sodu: ü Na+ + H+ + SO 4 - + Na+ + OH- 2 Na+ + SO 42 - + H 2 O ü 2 Na+ + 2 H+ + 2 SO 4 - + 2 Na 4 Na+ + 2 SO 42 - + H 2↑ ü 2 Na+ + 2 H+ + 2 SO 4 - + Na 2 O 4 Na+ + 2 SO 42 - + H 2 O Ø Φ. Termiczny rozkład dwusiarczanu(VI) sodu / pirosiarczanu(VI) sodu : T ü Na 2 S 2 O 7(s) Na 2 SO 4 + SO 3↑ Ø Ω. Redukcja siarczanu(VI) sodu węglem w podwyższonej temperaturze: T ü Na 2 SO 4(s) + 4 C Na 2 S(s) + 4 CO↑

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ø Q i Σ. Strącanie siarczków chromu oraz glinu z wodnych roztworów soli: ü 2 Cr 3+ + 6 Cl- + 6 Na+ + 3 S 2 - Cr 2 S 3↓ + 6 Na+ + 6 Clü 2 Al 3+ + 3 SO 42 - + 6 Na+ + 3 S 2 - Al 2 S 3↓ + 6 Na+ + 3 SO 42Ø Ψ. Otrzymywanie wodorosiarczku sodu: ü Na+ + HS- + Na+ + OH- 2 Na+ + S 2 - + H 2 O ü 2 Na+ + 2 HS- + 2 Na 4 Na+ + 2 S 2 - + H 2↑ ü 2 Na+ + 2 HS- + Na 2 O 4 Na+ + 2 S 2 - + H 2 O