Procesy wieloetapowe Przykadowe zadania z rozwizaniem z udziaem

Procesy wieloetapowe Przykładowe zadania z rozwiązaniem: Ø z udziałem fosforu i jego związków, Ø z udziałem krzemu i jego związków, Ø z udziałem chloru i jego związków.

Zadnie 13 v Dobierz ewentualny drugi substrat i warunki dla określonych etapów przemian. Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej, lub jonowej jeżeli reakcja zachodzi miedzy jonami, lub między jonem a cząsteczką przemian z udziałem fosforu i jego związków. IV H 2 HPO 3 P 4 O 6 II I/T, C, Si. O 2 Ca 3(PO 4)2 P Na 3 PO 4 IX/HNO 3 XII XIV/Mg 2+, NH 4+ XIII XI H 3 PO 4 + PH 3 III XV X HPO 3 Mg(NH 4)PO 4 V P 4 O 10 VI H 3 PO 4 VII H 2 P 2 O 7 VIII Ca(H 2 PO 4)2 PH 4+ XVI

Zadnie 13 - rozwiązanie Ø I. redukcja w podwyższonej temperaturze fosforanu(V) / ortofosforanu(V) C z udziałem Si. O 2: T ü 2 Ca 3(PO 4)2 + 10 C + 6 Si. O 2 P 4 + 6 Ca. Si. O 3 + 10 CO↑ II i III. spalanie fosforu przy różnym dostępie tlenu: ü P 4 + 3 O 2 P 4 O 6 ü P 4 + 5 O 2 P 4 O 10 IV. roztwarzanie tlenku fosforu(III) w wodzie: ü P 4 O 6 + 6 H 2 O 4 H+ + 4 HPHO 3ü HPHO 3 - + H 2 O H 3 O+ + PHO 32ü kwas fosfonowy(III), dwuprotonowy (dwuwodorowy)

Zadnie 13 - rozwiązanie / cd Ø ü ü ü Ø ü Ø ü V, VI i VII. roztwarzanie tlenku fosforu(V) w wodzie: P 4 O 10 + 2 H 2 O 4 HPO 3 / kwas metafosforowy(V) P 4 O 10 + 6 H 2 O 4 H 3 PO 4 / kwas ortofosforowy(V) P 4 O 10 + 4 H 2 O 2 H 4 P 2 O 7 / kwas pirofosforowy(V) VIII. kondensacja H 3 PO 4 w podwyższonej temperaturze: T 2 H 3 PO 4 H 4 P 2 O 7 + H 2 O IX. utlenienie fosforu w stężonym roztworem HNO 3 P 4 + 20 H+ + 20 NO 3 - 4 H+ + 4 H 2 PO 4 - + 20 NO 2↑+ 4 H 2 O X. wypieranie kwasu H 3 PO 4 z soli przez kwas mocniejszy: Ca 3(PO 4)2 + 6 H+ + 3 SO 42 - 2 H+ + 2 H 2 PO 4 - + 3 Ca. SO 4↓

Zadnie 13 - rozwiązanie / cd Ø XI. termiczny rozkład kwasu H 2 PHO 3: ü Ø ü ü ü Ø T 4 H 2 PHO 3 3 H 3 PO 4 + PH 3↑ XII. otrzymywanie ortofosforanu(V) sodu: 6 H+ + 2 PO 43 - + 6 Na+ + 2 PO 43 - + 3 H 2↑ 3 H+ + PO 43 - + 3 Na+ + 3 OH- 3 Na+ + PO 43 - + 3 H 2 O 6 H+ + 2 PO 43 - + 3 Na 2 O 6 Na+ + 2 PO 43 - + 3 H 2 O XIII. strącanie osadu ortofosforanu(V) wapnia, reakcja stosowna w procesie zmiękczania wody – usuwanie twardości trwałej / nieprzemijającej: ü 3 Ca 2+ + 6 Cl- + 6 Na+ + 2 PO 43 - Ca 3(PO 4)2↓+ 6 Na+ + 6 Cl-

Zadnie 13 - rozwiązanie / cd Ø XIV. identyfikacja / wykrywanie anionów PO 43 -, wytraca się biały osad krystaliczny osad: ü 3 Na+ + PO 43 - + Mg 2+ + 2 Cl- + NH 4+ + Cl- Mg(NH 4)PO 4↓ + 3 Na+ + 3 ClØ XV. otrzymywanie dwuwodoroortofosforanu(V) wapnia – składnika rozpuszczalnych w wodzie nawozów wapniowo-fosforowych: ü Ca 3(PO 4)2 + 4 H+ + 2 SO 42 - Ca 2+ + 2 H 2 PO 4 - + 2 Ca. SO 4↓ ü Ca 3(PO 4)2 + 4 H+ + 4 H 2 PO 4 - 3 Ca 2+ + 6 H 2 PO 4Ø XVI. jonizacja fosfiny w wodzie, która wykazuje bardzo słabe właściwości zasadowe, słabsze niż amoniak: ü PH 3 + H 2 O ↔ PH 4+ + OH-

Zadnie 14 v Dobierz ewentualny drugi substrat i warunki dla określonych etapów przemian. Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej, lub jonowej jeżeli reakcja zachodzi miedzy jonami, lub między jonem cząsteczką przemian z udziałem krzemu i jego związków. XI K 4 Si. O 4 X Si. O 2 III Si. F 4 I II V H 4 Si. O 4 Si VI IV Si. O 2∙n. H 2 O VII Ca. Si. O 3 IX Na 2 Si. O 3 VIII H 2 Si. O 3

Zadnie 14 - rozwiązanie Ø I. redukcja tlenku krzemu w podwyższonej temperaturze – Mg lub Al, C, Ca. C 2: T üSi. O 2 + 2 Mg Si + 2 Mg. O T ü 3 Si. O 2 + 4 Al 3 Si + 2 Al 2 O 3 T üSi. O 2 + 2 C Si + 2 CO T üSi. O 2 + Ca. C 2 Si + 2 CO + Ca Ø II. utlenianie krzemu w podwyższonej temperaturze: T ü Si + O 2 Si. O 2

Zadnie 14 – rozwiązanie / cd Ø III. utlenianie krzemu w atmosferze fluoru w temperaturze pokojowej: ü Si + 2 F 2 Si. F 4↑ Ø IV. roztwarzanie tlenku krzemu(IV) w roztworze kwasu – trawienie szkła: ü Si. O 2 + 4 H+ + 4 F- Si. F 4↑ + 2 H 2 O Ø V. hydroliza czterofluorku krzemu: ü Si. F 4 + (n+2)H 2 O Si. O 2∙n. H 2 O + 4 HF↑ Ø VI. roztwarzanie krzemu w roztworze mocnej zasady: ü Si + 2 Na+ + 2 OH- + H 2 O 2 Na+ + Si. O 32 - + 2 H 2↑

Zadnie 14 – rozwiązanie / cd Ø VII. roztwarzanie tlenku krzemu(IV) w roztworze mocnej zasady – trawienie szkła: ü Si. O 2 + 2 Na+ + 2 OH- 2 Na+ + Si. O 32 - + H 2 O Ø VIII. wypieranie kwasu metakrzemowego(IV) z soli roztworem mocniejszego kwasu, lub hydroliza soli w roztworze wodnym: ü 2 Na+ + Si. O 32 - + 2 H+ + 2 Cl- H 2 Si. O 3↓+ 2 Na+ + 2 Clü 2 Na+ + Si. O 32 - + 2 H 2 O H 2 Si. O 3↓+ 2 Na+ + 2 OHØ IX. strącanie osadu metakrzemianu(IV) wapnia roztworem rozpuszczalnej soli wapniowej : ü 2 Na+ + Si. O 32 - + Ca 2+ + 2 Cl- Ca. Si. O 3↓+ 2 Na+ + 2 Cl-

Zadnie 14 – rozwiązanie / cd Ø X. spiekanie tlenku krzemu(IV) ze stałym wodorotlenkiem potasu: T üSi. O 2 + 4 KOH K 4 Si. O 4 + 2 H 2 O Ø XI. wypieranie kwasu ortokrzemowego(IV) z soli roztworem mocniejszego kwasu, lub hydroliza soli w stężonym roztworze wodnym: ü 4 K+ + Si. O 44 - + 4 H+ + 4 Cl- H 4 Si. O 4↓+ 4 K+ + 4 Clü 4 K+ + Si. O 44 - + 4 H 2 O H 4 Si. O 4↓+ 4 K+ + 4 OH-

Zadnie 15 v Dobierz ewentualny drugi substrat i warunki dla określonych etapów przemian. Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej, lub jonowej jeżeli reakcja zachodzi miedzy jonami, lub między jonem cząsteczką przemian z udziałem chloru i jego związków. HCl. O X XV KCl. O XVI IX Cl 2 II HCl(aq) IV I XI XII VII Na. Cl XIV XVIII Ca. Cl(Cl. O) HCl(g) VIII V NH 4 Cl(s) XXI Cl 2 O 7 XIX XX/ 0 o. C, O 3 VI XXV XXIV KCl. O 4 XVII Cl. O 2 III XIII Na. F KCl. O 3 XXII/ P 4 O 10 Cl 2 O 6 XXIII HCl. O 4 Cl 2 O + Hg. Cl 2∙Hg. O

Zadnie 15 – rozwiązanie Ø I. otrzymywanie chloru w procesie elektrolizy stopionego Na. Cl lub jego wodnego roztworu: ü K(-): Na+ + 1 e- Na T ü Na. Cl Na+ + Cl- ü A(+): 2 Cl- Cl 2 + 2 e. H 2 O ü Na. Cl ↔ Na+ + Cl- ü K(-): 2 H 2 O + 2 e- H 2 + 2 OHü A(+): 2 Cl- Cl 2 + 2 e- Ø II. otrzymywanie chloru w procesie elektrolizy roztworu HCl lub jego utlenienie w reakcji z KMn. O 4, Mn. O 2: H 2 O üHCl ↔ H+ + Cl- ü K(-): 2 H+ + 2 e- Cl 2 ü A(+): 2 Cl- Cl 2 + 2 e- ü 2 KMn. O 4(s) + 16 H+ + 16 Cl- 2 Mn 2+ + 2 K+ + 6 Cl- + 8 H 2 O + 5 Cl 2↑ ü Mn. O 2 + 4 H+ + 4 Cl- Mn 2+ + 2 Cl- + 2 H 2 O + Cl 2↑

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø III. rozkład wapna chlorowanego – chloranu(I) i chlorku wapnia w reakcji z kwasem chlorowodorowym: ü Ca-ICl (ICl. O)(s)+ 2 H++ 2 -ICl- Ca 2+ + 2 -ICl- + 0 Cl 2↑ + H 2 O Ø IV. otrzymywanie gazowego HCl w syntezie z pierwiastków w obecności światła lub podwyższonej temperaturze: ü 0 Cl 2(g) + 0 H T 2(g) 2 IH-ICl(g) Ø V. synteza chlorku amonu przebiegającej w fazie gazowej: ü HCl(g) + NH 3(g) NH 4 Cl↓ Ø VI. termiczny rozkład chlorku amonu: T ü NH 4 Cl(s) HCl(g) + NH 3(g)

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø VII. spalanie sodu w atmosferze chloru: ü 2 Na + 0 Cl 2 2 Na-ICl Ø VIII. wypieranie chlorowodoru z soli przez roztwór mocnego i mniej lotnego kwasu siarkowego(VI) w temperaturze pokojowej lub podwyższonej: ü Na. Cl(s) + 2 H+ + SO 42 - HCl↑ + Na+ + H+ + SO 42 T ü 2 Na. Cl(s) + 2 + 2 HCl↑ + 2 Na+ + SO 42Ø IX. reakcja dysproporcjonowania w trakcie rozpuszczania gazowego chloru w wodzie: ü 0 Cl -I I 2(g) + H 2 O(c) H Cl + H Cl. O ü 0 Cl + + -ICl- + H+ + ICl. O+ H O H 2(g) 2 (c) H+ SO 42 -

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø X. rozkład kwasu chlorowego(I) pod wpływem uv: uv ü 2 H+ + 2 ICl. O- 2 H+ + 2 -ICl- + O 2↑ Ø XI. otrzymywanie chlorku sodu z użyciem kwasu HCl: ü ü Ø Na+ + OH- + H+ + Cl- Na+ + Cl- + H 2 O 2 Na + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + H 2↑ Na 2 O + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + H 2 O 2 Na+ + CO 32 - + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + CO 2↑ + H 2 O XII. wypieranie z soli fluorowodoru przez kwas HCl: ü Na. F(s) + H+ + Cl- Na. Cl + HF(c/g)↑ Ø XIII. wypieranie chloru z soli przez fluor: ü 2 Na+ + 2 -ICl- + 0 F 2(g) 2 Na+ + 2 -IF- + 0 Cl 2↑

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø XIV. reakcja dysproporcjonowania – reakcja gazowego chloru z zasadą wapniową: ü Ca 2+ + 2 OH- + 0 Cl 2(g) Ca-ICl(ICl. O) + H 2 O Ø XV. reakcja dysproporcjonowania – reakcja gazowego chloru z zasadą potasową: ü 2 K+ + 2 OH- + 0 Cl 2(g) 2 K+ + -ICl- + ICl. O- + H 2 O Ø XVI. termiczny rozkład chloranu(I): T ü 3 KICl. O 2 K-ICl + KVCl. O 3 Ø XVII. termiczny rozkład chloranu(V): T ü 4 KVCl. O 3 K-ICl + 3 KVIICl. O 4

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø XVIII. reakcja dysproporcjonowania – gazowego tlenku chloru(IV) z zasadą potasową: ü 2 K+ + 2 OH- + 2 IVCl. O 2(g) 2 K+ + IIICl. O 2 - + VCl. O 3 - + H 2 O Ø XIX. reakcja dysproporcjonowania – tlenku chloru(VI) z zasadą potasową: ü 2 K+ + 2 OH- + VICl 2 O 6(c) 2 K+ + VCl. O 3 - + VIICl. O 4 - + H 2 O Ø XX. utlenianie tlenku chloru(IV) ozonem w obniżonej temperaturze: -T VI ü 6 2(g) + 2 O 3(g) 3 Cl 2 O 6(c) Ø XXI. reakcja tlenku chloru(VII) z zasadą potasową: IVCl. O ü Cl 2 O 7(c) + 2 K+ + 2 OH- 2 K+ + 2 Cl. O 4 - + H 2 O

Zadnie 15 – rozwiązanie / cd Ø XXII. odwadnianie kwasu chlorowego(VII) tlenkiem fosforu(V): P 4 O 10 ü 2 H+ + 2 VIICl. O 4 - VIICl 2 O 7(c) + H 2 O Ø XXIII. roztwarzanie tlenku chloru(VII) w wodzie: ü VIICl 2 O 7(c) + H 2 O 2 H+ + 2 VIICl. O 4 - Ø XXIV. dysproporcjonowanie chloru - przepuszczanie chloru gazowego nad podgrzanym Hg. O: T -I I ü 2 2(g) + 2 Hg. O Hg Cl 2∙Hg. O + Cl 2 O(g) Ø XXV. roztwarzanie tlenku chloru(I) w wodzie: 0 Cl ü ICl 2 O(g) + 2 H 2 O 2 H+ + 2 ICl. O-