ВсОШ 2025, 9 класс, №9-3
Протекание химических реакций зависит от условий, в том числе от растворителя. Например, в жидком аммиаке (Тпл = °С; Ткип = °С) многие химические реакции приводят к принципиально другим продуктам, по сравнению с теми же реакциями в воде. Так, если при смешивании водных растворов хлорида калия и нитрата серебра выпадает нерастворимый в воде хлорид серебра, то в жидком аммиаке реакция идет в обратном направлении, так как в нем нерастворим уже хлорид калия: В воде: + = + В жидком аммиаке: + = + Ниже написаны исходные вещества восьми реакций.
+ (изб.) + (изб.)
+ (изб.) +
+ (изб.) +
+ (изб.) + Дополнительная информация: В реакциях и сначала металлы растворяют в растворителе (вода или жидкий аммиак) а затем добавляют раствор второго компонента реакции, а в реакциях и компактный металл добавляют к раствору реагента; В жидком аммиаке активные металлы растворяются с образованием катионов и сольватированных электронов; В реакции в жидком аммиаке образуется молекулярное соединение; В реакции в жидком аммиаке происходит диспропорционирование; В реакции в жидком аммиаке образуется соли, анион одной из них имеет цис-конфигурацию.
Вопрос 1. Напишите уравнения реакций – в воде и в жидком аммиаке. Учтите, что проведение реакций в жидком аммиаке предполагает отсутствие воздуха и влаги; как правило, эти реакции идут в запаянных ампулах или специальных изолированных сосудах.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 2. Твердый продукт реакции в жидком аммиаке может катализировать протекание побочных процессов. Проиллюстрируйте их двумя реакциями.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Вопрос 3. Приведите свой пример двух неорганических реакций, дающих разные продукты в разных растворителях – в воде и в любом другом.
Ответ приведите в полном решении в конце задачи.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Сначала напишем реакции в воде. После каждой реакции приведены комментарии.
+ (изб.) + = + В воде тетрахлорид титана гидролизуется, аммиак будет усиливать гидролиз, связывая соляную кислоту в хлорид аммония.
+ (изб.) + = + Гидролиз сульфурилхлорида, усиленный водным аммиаком. Допускается образование сульфаминовой кислоты .
Возможно образование монохлорамина и гидразина.
Растворение бария в воде приводит к образованию гидроксида, в котором диспропорционирует диоксид азота.
+ (изб.) = + + При растворении натрия в воде образуется сильная щелочь, которая вытесняет аммиак из соли.
Образующаяся при гидролизе щелочь вызывает выпадение гидроксида цинка. Допускается указание в качестве продукта гидроксокомплекса, а также отсутствие перекиси водорода в продуктах реакции.
Иттербий – активный металл; при растворении в кислом за счет гидролиза растворе хлорида аммония дает хлорид иттербия(III) и водород.
При растворении натрия в воде образуется сильная щелочь, которая осаждает гидроксид никеля(II). Теперь рассмотрим реакции в жидком аммиаке. После каждой реакции приведены комментарии.
+ (изб.) = + Реакция аммонолиза; допускается написание продукта полного замещения хлоридов.
+ (изб.) = + Снова аммонолиз с образованием сульфамида.
+ (изб.) = + Поскольку температура реакции в ж. аммиаке низкая, возможно получить монохлорамин в качестве основного продукта.
В жидком аммиаке многие окислители проявляют существенно менее выраженные окислительные свойства, поэтому в этой реакции азот стабилизируется в необычной степени окисления в виде цис-гипонитрита бария.
+ (изб.) = + + В жидком аммиаке хлорид аммония выступает в роли кислоты.
Способ синтеза пероксидов некоторых металлов. По сути, это обменная реакция.
Способ синтеза хлоридов иттербия(II) и европия(II); хлорид аммония выступает в роли кислоты. В жидком аммиаке возможно стабилизировать промежуточную степень окисления металла.
Обменная реакция.
. Растворы щелочных металлов в жидком аммиаке достаточно стабильны, однако, присутствие мелкодисперсных металлов катализирует образование амидов. В реакции образующийся переходный металл никель катализирует выделение водорода и образование амида натрия.
Амид натрия реагирует с бромидом никеля, давая амид никеля.
. Например, в димере диоксида азота(IV) катион является аналогом в воде, а – кислотой. Поэтому возможны реакции. в воде + 7NOCl(изб) + + + +
Литература: . . Lagowski Liquid Ammonia, Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal- Organic, and Nano-Metal Chemistry, , ;