Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Попель

§ 19. Хімічні властивості та застосування гідроген хлориду, гідроген сульфіду й амоніаку

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • пригадати хімічні властивості кислот;
  • пояснити рівновагу у водному розчині амоніаку;
  • отримати інформацію про використання хлороводню, хлоридної кислоти, амоніаку й сірководню.

Гідроген хлорид, гідроген сульфід і амоніак подібні за фізичними властивостями, однак за хімічними властивостями перші дві сполуки істотно відрізняються від останньої.

Хімічні властивості водних розчинів гідроген хлориду і гідроген сульфіду. Розчинені у воді хлороводень і сірководень виявляють кислотні властивості. Завдяки полярним зв’язкам Н—E молекули цих сполук дисоціюють з утворенням катіонів Гідрогену:

НСl ⇄ Н+ + Сl-;

H2S ⇄ Н+ + HS- ;

HS- ⇄ Н+ + S2-.

Водний розчин НСl поводиться як сильна однооснoвна кислота (ступінь дисоціації сполуки в розбавленому розчині перевищує 90 %), а розчин H2S — як слабка двохосновна кислота. Хімічні назви цих розчинів — хлоридна кислота1, сульфідна кислота.

1 Тривіальна назва водного розчину гідроген хлориду — соляна кислота.

Концентрована хлоридна кислота є майже насиченим розчином хлороводню. Масова частка сполуки в цьому розчині становить 34—36 %. Із нього постійно виділяється хлороводень, який створює над рідиною задушливий туман.

Гідроген сульфід має значно меншу розчинність у воді. Його масова частка в насиченому розчині за звичайних умов становить лише 0,36 %.

Хлоридна кислота реагує:

  • з металами з виділенням водню

Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н2

(метали, розміщені в ряду активності праворуч від водню, із хлоридною кислотою не взаємодіють);

  • з основними та амфотерними оксидами

СаО + 2НСl = СаСl2 + Н2О,

Fe2O3 + 6НСl = 2FeCl3 + 3Н2О;

  • з основами та амфотерними гідроксидами

LiOH + НСl = LiCl + Н2О,

Аl(ОН)3 + 3НСl = АlСl3 + 3Н2О;

  • із більшістю солей (мал. 43)

Pb(NO3)2 + 2НСl = РbСl2↓ + 2HNO3,

Na2CO3 + 2НСl = 2NaCl + СО2↑ + Н2О,

CH3COOK + НСl = КСl + СН3СООН.

Складіть йонно-молекулярне рівняння реакції калій ацетату з хлоридною кислотою.

Мал. 43. Реакція хлоридної кислоти із сіллю

Якщо сильна хлоридна кислота взаємодіє з усіма основами й амфотерними гідроксидами, то слабка сульфідна кислота реагує лише з лугами.

Складіть рівняння реакції сульфідної кислоти з літій гідроксидом.

При пропусканні сірководню або додаванні сульфідної кислоти у водні розчини солей Купруму(ІІ), Плюмбуму, деяких інших металічних елементів утворюються нерозчинні сульфіди (мал. 44):

CuSO4+ H2S = CuS↓ + H2SO4.

Мал. 44. Реакція сульфідної кислоти із сіллю

Хімічні властивості водного розчину амоніаку. Водний розчин амоніаку поводиться в хімічних реакціях як дуже розбавлений розчин лугу.

У розчині амоніаку між його молекулами і молекулами води утворюються водневі зв’язки, зокрема Частина таких зв’язків спричиняє відокремлення катіонів Н+ від молекул води, які сполучаються з атомами Нітрогену молекул амоніаку ковалентним зв’язком за донорно-акцепторним механізмом (§ 6):

Аніони ОН- залишаються в розчині, створюючи в ньому лужне середовище.

Реакція амоніаку з водою є оборотною:

NH3 + Н2О ⇄ NH+4 + ОН-.

За звичайних умов перетворення зазнає менше 1 % розчиненого амоніаку. Частина газу постійно виділяється з розчину і зумовлює його характерний запах.

Розчин амоніаку іноді називають розчином амонійної основи1. Її формулу правильно записувати так: ΝΗ3 · Η2Ο. Однак у хімічних рівняннях використовуватимемо іншу формулу — NH4OH2. Цей запис указує на схожість водного розчину амоніаку з розчинами лугів за хімічними властивостями. Крім формули NH4OH, вживають і назву гіпотетичної сполуки — амоній гідроксид.

1 Виділити цю сполуку не вдається; замість неї отримуємо амоніак і воду.

2 Молекул такого складу не існує.

Завдяки основним властивостям розчин амоніаку взаємодіє майже з усіма кислотами. Це — реакції нейтралізації, у результаті яких утворюються солі амонію:

Перетворимо молекулярне рівняння на йонно-молекулярне, враховуючи, що амонійна основа є слабкою (кількість йонів NH+4 і ОН- у розчині незначна), а амоній хлорид — розчинною у воді йонною сполукою:

Амоніак може взаємодіяти з хлороводнем і за відсутності води. Часто виконують відповідний дослід, відомий під назвою «Дим без вогню». Одну скляну паличку занурюють у концентрований розчин амоніаку, іншу — в концентровану хлоридну кислоту. Потім палички зближують. З’являється білий дим (мал. 45). Його утворюють дуже дрібні кристалики амоній хлориду — продукту реакції між газами (амоніак і хлороводень постійно виділяються із крапель розчинів, які залишилися на паличках):

NH3 + НСl = NH4Cl.

Такий самий ефект можна спостерігати, якщо поставити склянки із вказаними розчинами поряд.

Мал. 45. Дослід «Дим без вогню»

Амоніак у водному розчині взаємодіє з багатьма солями. Реакції відбуваються з утворенням нерозчинної у воді основи або амфотерного гідроксиду:

Реакції сірководню й амоніаку з киснем. Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном (крім галогеноводнів) здатні горіти на повітрі або в атмосфері кисню. Це — окисно-відновні реакції. Вам відомо, що при горінні вуглеводнів залежно від кількості кисню можуть утворюватися вуглець, чадний або вуглекислий газ. Аналогічна особливість притаманна горінню сірководню (мал. 46):

2H2S + О2 (нестача) = 2S + 2Н2О;

2H2S + 3О2 (надлишок) = 2SO2 + 2Н2О.

Мал. 46. Горіння сірководню: а — за достатнього доступу повітря; б — за нестачі повітря

Амоніак горить в атмосфері кисню (але не на повітрі) з утворенням азоту і водяної пари (мал. 47):

Мал. 47. Горіння амоніаку в кисні

Якщо реакція відбувається за наявності каталізатора (платини), то замість азоту утворюється нітроген(ІІ) оксид:

Перетворіть схеми двох останніх реакцій на хімічні рівняння.

Застосування гідроген хлориду, амоніаку та гідроген сульфіду. Сфери використання гідроген хлориду і хлоридної кислоти, а також амоніаку проілюстровано схемами 3 і 4.

Схема 3

Застосування гідроген хлориду і хлоридної кислоти

Схема 4

Застосування амоніаку

Гідроген сульфід використовують як вихідну речовину в деяких технологічних процесах. Природна вода, яка містить розчинений сірководень, має лікувальні властивості.

ВИСНОВКИ

Водні розчини гідроген хлориду (хлоридна кислота) і гідроген сульфіду (сульфідна кислота) поводяться як кислоти, а розчин амоніаку — як дуже розбавлений розчин лугу.

Хлоридна кислота належить до сильних кислот, реагує з металами, основними й амфотерними оксидами, основами й амфотерними гідроксидами, більшістю солей. Сульфідна кислота є слабкою і взаємодіє з лугами, деякими солями.

Гідроген хлорид, хлоридну кислоту, амоніак широко використовують у різних галузях, а сірководень має обмежену сферу застосування.

  • 138. Поясніть, чому хлоридна і сульфідна кислоти істотно різняться за силою.
  • 139. У розчині гідроген хлориду на кожну молекулу сполуки припадає 14 йонів. Обчисліть ступінь дисоціації гідроген хлориду в цьому розчині.
  • 140. Напишіть рівняння таких реакцій:

а) НСl + Аl →

НСl + ZnO →

б) НСl + Сr(OН)3

НСl + Na2S →

  • 141. Чому молекула амоніаку сполучається з катіоном Гідрогену?
  • 142. Складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій між водними розчинами:

а) сірководню і барій гідроксиду;

б) амоніаку і ферум(ІІІ) сульфату.

  • 143. Яку масу 10 %-го розчину хлороводню потрібно взяти для реакції з магній оксидом масою 4 г?
  • 144. Який об’єм газу (н. у.) виділиться під час взаємодії достатньої кількості хлоридної кислоти з кальцій карбонатом масою 10 г? (Усно.)
  • 145. Обчисліть об’єм розчину амоніаку з масовою часткою NH3 10 % і густиною 0,96 г/см3, необхідний для осадження 26 г алюміній гідроксиду з розчину солі Алюмінію.