Книга по химии для домашнего чтения

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + 2Н₂O,

Hg + 4HNO₃ = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2Н₂O.

Из кислот-неокислителей — разбавленной серной, хлороводородной и других — ртуть и медь не вытесняют водород, так как эти металлы в электрохимическом ряду напряжений стоят правее водорода и имеют положительный электродный потенциал. Однако выделение водорода все же будет наблюдаться, если взять для реакции бромистоводородную HBr или иодистоводородную HI кислоту:

2Cu + 4HBr = 2H[CuBr₂] + H₂↑,

Hg + 4HI = H₂[HgI₄] + H₂↑.

Обратите внимание на продукты реакции: в обоих случаях получаем достаточно устойчивые комплексные соединения — дибромокупрат водорода H[CuBr₂] и тетраиодомеркурат водорода H₂[HgI₄]; катионы меди Cu⁺ и ртути Hg²⁺ в растворе оказываются в ничтожно малой концентрации, и электродный потенциал металла в таких условиях становится отрицательным.

А если комплексообразующий реагент приводит к образованию очень устойчивых комплексов, то выделение водорода может наступить и при взаимодействии с водой. Так, в присутствии цианид-ионов CN~ медь превращается в дицианокупратный комплекс KfCu(CN)₂], восстанавливая водород из воды:

2Cu + 4KCN + 2Н₂O = 2K[Cu(CN)₂] + 2КОН + H₂↑.

Учтем также, что электродный потенциал меди в неводной среде может сильно отличаться от обычного значения. Например, в ацетонитриле CH₃CN он становится равным не +0,34 В (как в воде), а -0,28 В. Поэтому медь вытесняет водород из хлороводородной кислоты HCl в ацетонитрильном растворе, превращаясь в этих условиях в хлорид меди CuCl:

2Cu + 2HCl = 2CuCl + H₂↑.

6.10. НЕОБРАТИМЫЙ ГИДРОЛИЗ ХЛОРИДА НАТРИЯ

Известно, что соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу. Всегда ли это так?

Если вести процесс гидролиза хлорида натрия NaCl в жестких условиях — при температуре 500° C и давлении 1 МПа, с применением воды в виде перегретого пара, — то хлорид натрия все же гидролизуется. Хлороводород начинает удаляться с паром, и парадокс становится явью:

NaCl + H₂O ↔ NaOH + HCl↑.

6.11. ПАРАДОКСЫ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ

Обменные реакции типа «соль + кислота = новая соль + новая кислота» идут до конца в том случае, если в результате реакции получается новая кислота, более слабая, чем исходная. Можно ли себе представить, чтобы слабая кислота вытесняла из соли… сильное основание?

На первый взгляд процесс такого рода кажется неправдоподобным. Однако борная кислота B(OH)₃ (см. 3.14) с весьма слабыми кислотными свойствами реагирует с фторидами щелочных металлов так:

B(OH)₃ + 4 KF = K[BF₄] + 3КОН.

В результате взаимодействия действительно выделяется сильное основание — гидроксид калия КОН. А происходит это потому, что сначала образуется трифторид бора BF₃:

B(OH)₃ + 3KF = BF₃ + 3КОН,

а затем получается чрезвычайно прочный комплекс — тетрафтороборат калия K[BF₄]:

BF₃ + KF = K[BF₄].

6.12. НЕУГАСИМОЕ ПЛАМЯ

Есть целый ряд веществ, которые нельзя потушить струей CO₂ (углекислым газом). В первую очередь это смеси, содержащие твердый окислитель: для их горения не требуется кислород воздуха. Например, черный порох (смесь нитрата калия KNO₃ с серой и углем) горит за счет твердого окислителя — нитрата калия (см. 1.33 и 1.34):

2KNO₃ + S = SO₂↑ + 2 KNO₂;

2KNO₃ + C = CO₂↑ + 2KNO₂.

Если загорелся металлический магний (калий, цезий, алюминий, лантан и т. п.), потушить пламя диоксидом углерода не удастся уже по другой причине — это вещество поддерживает горение перечисленных металлов:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

Итак, если ваша работа может быть связана с активными металлами, припасайте для их тушения песок и асбестовое одеяло (см. 5.7, 10.27).

А если вы имеете дело с неметаллами? Некоторые из них тоже «неравнодушны» к диоксиду углерода. Так, водород с CO₂ реагирует уже при 200°C, если присутствует катализатор процесса — оксид меди CuO:

CO₂ + 4H₂ =^(кат.)= CH₄↑ + 2H₂O.

При нагревании с диоксидом углерода окисляются также бор B, кремний Si, фосфор P и углерод С:

5СO₂ + P₄ =P₄O₁₀ + 5С,

СO₂ + С = 2СO↑, и т. п.

Правда, эти реакции не переходят в горение с образованием пламени, но все же идут.

6.13. ПОЖАР ПОД ВОДОЙ

Под водой горит белый фосфор P₄ (см. 4.26). Если несколько его кусочков поместить в холодную воду, а затем нагреть смесь, чтобы фосфор расплавился, можно, пропуская в воду струю кислорода O₂, этот фосфор поджечь; он вспыхивает и горит, постепенно окрашиваясь в красно-фиолетовый цвет. Под водой протекают следующие реакции:

P₄ + SO₂ = P₄O₁₀, Р₄О₁₀ + 6Н₂О = 4Н₃РO₄, xР₄ ↔ 4Р_x.