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

Zadanie 16 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. NH3∙H2O (NH4)2CO3 N2O3 N2H4 NH2Cl NH4NO2 N2 NH3 NO NO2 N2O4 N2H4∙H2O N3Na KNO2 NH2Na NH4Cl HNO3 HNO2 N3H N2H5Cl N2O NH4NO3 KNO3 N2O5 C D Ł/NH3 L/NaClO Ś S/H2O E T A B P R U M J O Y Ż W F G K H/T,Na Ź Z N Ψ I/T, N2O Π Ω Σ ∆ Φ X/P4O10

Zadanie 16 – rozwiązanie A. Termiczny rozkład azotanu(III) amonu: NH4NO2(s)  N2↑+ 2 H2O B. Synteza amoniaku z pierwiastków w podwyższonej temperaturze i zwiększonym ciśnieniem: 3 H2(g) + N2(g)  2 NH3↑ C. Rozpuszczanie amoniaku w wodzie: NH3(g) + H2O(c)  NH3∙H2O(c) / NH4+ + OH- D. Wysycanie wody amoniakalnej tlenkiem węgla(IV): 2 NH3∙H2O + CO2(g)  2 NH4+ + CO32- + H2O E. Termiczny rozkład węglanu amonu: (NH4)2CO3(s)  2 NH3↑ + CO2↑ + H2O T T, p T

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd F. Synteza chlorku amonu fazie gazowej lub w reakcji wody amoniakalnej z roztworem kwasu: NH3(g) + HCl(g)  NH4Cl(s) NH3∙H2O + H+ + Cl-  NH4+ + Cl- + H2O G. Termiczny rozkład chlorku amonu: NH4Cl(s)  NH3↑ + HCl↑ H. Otrzymywanie amidku sodu – przepuszczanie amoniaku nad sodem w podwyższonej temperaturze: 2 NH3(g) + 2 Na  2 NH2Na + H2↑ I. Otrzymywanie azydku sodu w reakcji tlenku azotu(I) z amidkiem sodowym w podwyższonej temperaturze: 2 NH2Na + N2O(g)  N3Na + NaOH + NH3↑ T T T

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd J. Termiczny rozkład azydku sodu: 2 N3Na  2 Na + 3 N2↑ K. Otrzymywanie kwasu azotowodorowego – wypieranie z azydku sodowego przez mocniejszy kwas: N3Na(s) + HCl(c)  N3H(c/g) + NaCl(c) N3Na(s) + H+  H+ + N3- + Na+ L. Utlenienie amoniaku do chloroaminy NaClO: NH3(g) + 2 NaClO  NH2Cl↑ + NaOH Ł. Otrzymywanie hydrazyny w reakcji amoniaku z chloroaminą: 2 NH3(g) + NH2Cl(g)  H2N–NH2(c) + HCl↑ T T T

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd M. Rozpuszczanie hydrazyny w wodzie – wykazuje ona, tak jak amoniak słabe właściwości zasadowe: N2H4 + H2O  (NH2-NH2)∙H2O / NH2-NH3+ + OH- N. Otrzymywanie chlorku hydrazyny: (NH2-NH2)∙H2O + HCl  NH2-NH3Cl + H2O (NH2-NH2)∙H2O + H+  NH2-NH3+ + H2O 2 NH2Cl(g) + N2H4(c)  2 NH2-NH3Cl(s) + N2↑ O. Utlenienie azotu w łuku elektrycznym: N2(g) + O2(g)  2 NO(g) P. Spalanie amoniaku w obecności kat. Pt: 4 NH3(g) + 5 O2  4 NO↑ + 6 H2O łuk elektr. Pt

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd R. Utlenienie tlenku azotu(II) do tlenku azotu(IV): 2 NO(g) + O2(g)  2 NO2↑ S. Reakcja synproporcjonowania tlenków azotu II i IV w obniżonej temperaturze do tlenku azotu(III): IINO + IVNO2  IIIN2O3(c) / T > -13oC ulega rozkładowi Ś. Roztwarzanie tlenku azotu(III) w wodzie: N2O3(g) ) + H2O  2 H+ + NO2- T. Otrzymywanie azotanu(III) amonu: NH3∙H2O + HNO2  NH4NO2 + H2O NH3∙H2O + H+  NH4+ + H2O U. Dimeryzacja NO2 w podwyższonej temperaturze: 2 NO2(g)  N2O4(g) - T T

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd W i Y. Roztwarzanie tlenku azotu(IV) w wodzie – reakcja dysproporcjonowania: IVN2O4(g) + H2O  2 H+ + VNO3- + IIINO2- 2 IVNO2(g) + H2O  2 H+ + VNO3- + IIINO2- Z. Rozkład nietrwałego kwasu azotowego(III) – reakcja 3 H+ + 3 IIINO2-  H+ + VNO3- + 2 IINO↑ + H2O Ż. Rozkład kwasu azotowego(V) pod wpływem uv lub reakcja metalu leżącego w szeregu aktywności za wodorem ze stężonym kwasem azotowym(V): 4 H+ + 4 NO3-  O2↑ + 4 NO2↑ + 2 H2O Bi + 6 H+ + 3 NO3-  Bi3+ + 3 NO2↑ + 3 H2O uv

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ź. Częściowy rozkład rozcieńczonego kwasu azotowego(V) w reakcji z metalem leżącym w szeregu aktywności metali za wodorem Cu, Bi, Ag, Hg: Bi + 4 H+ + NO3-  Bi3+ + NO↑ + 2 H2O X. Odwadnianie kwasu azotowego(V) tlenkiem fosforu(V): 4 H+ + 4 NO3- + P4O10  2 N2O5↓ + 4 H+ + 4 PO3- Σ. Roztwarzanie tlenku azotu(V) w wodzie: N2O5(s) + H2O  2 H+ + 2 NO3- Φ. Roztwarzanie N2O5 w wodnym roztworze zasady potasowej: N2O5 + 2 KOH  2 KNO3 + H2O N2O5 + 2 OH-  2 NO3- + H2O

Zadanie 16 – rozwiązanie / cd Ψ. Otrzymywanie azotanu(V) potasu: 2 K + 2 HNO3  2KNO3 + H2↑ K2O + 2HNO3  2KNO3 + H2O KOH + HNO3  KNO3 + H2O 2 K + 2 H+  2 K+ + H2↑ K2O + 2 H+  2K+ + H2O OH- + H+  H2O Ω. Termiczny rozkład azotanu(V) potasu: 2 KNO3(s)  2 KNO2 + O2↑ Σ. Otrzymywanie azotanu(V) amonu: NH3∙H2O + HNO3  NH4NO3 + H2O NH3∙H2O + H+  NH4+ + H2O NH4Cl(s) + H+  NH4+ + + HCl↑ ∆. Termiczny rozkład azotanu(V) amonu: NH4NO3(s)  N2O↑ + 2 H2O T T

Zadanie 17 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. Fe2S3 H2SO3 Na2SO3 Na2S2O3 FeS2 H2S2O7 Na2S2O7 H2S SO2 SO3 H2SO4 NaHSO4 Na2SO4 S Cr2S3 Na2S CuS Fe2(SO4)3 FeSO4 Al2S3 NaHS L Ł/S J M N/NaOH(aq) K T A T Φ Ż Ś B P/V2O5 S Z Ź Y/P4O10 E D V R Ω/T,C N F I Q U C O/HCl(aq) W H Ψ G Σ

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd T A. Spalanie pirytu: 4 FeS2 + 11 O2  2 Fe2O3 + 8 SO2↑ B. Spalanie siarkowodoru w nadmiarze tlenu: 2 H2S + 3 O2  2 H2O + 2 SO2↑ C. Spalanie siarkowodoru w niedoborze tlenu: 2 H2S + O2  2 H2O + 2 S D. Redukcja tlenku siarki(IV) węglem w podwyższonej temperaturze: SO2 + C  S + CO2↑ E. Spalanie siarki w powietrzu atmosferycznym: S + O2  SO2↑ T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd F. Synteza siarkowodoru z pierwiastków w podwyższonej temperaturze: S + H2  H2S↑ G. Wpieranie siarkowodoru z soli siarczkowej przez mocny kwas: CuS(s) + 2H+ + SO42-  Cu2+ + SO42- + H2S↑ H. Synteza siarczku miedzi(II) w pierwiastków w podwyższonej temperaturze: S + Cu  CuS I. Strącanie siarczku miedzi(II) z roztworu soli przez wysycanie roztworu siarkowodorem: Cu2+ + SO42- + H2S(g)  CuS↓ + 2 H+ + SO42- T T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd J. Strącanie siarczku żelaza(III) z roztworu soli w reakcji z kwasem siarkowodorowym (uwaga – metoda nie ma zastosowania dla strącania Al2S3 i Cr2S3): 2 Fe3+ + 6 Cl- + + 6 H+ + 3 S2-  Fe2S3↓ + 6 H+ + 6 Cl- K. Roztwarzanie tlenku siarki(IV) w wodzie: SO2(g) + H2O  H+ + HSO3- L. Otrzymywanie siarczanu(IV) sodu: 2 Na + 2 H+ + SO32-  2 Na+ + SO32- + H2↑ Na2O + 2 H+ + SO32-  2 Na+ + SO32- + H2O 2 Na+ + 2 OH- + SO32-  2 Na+ + SO32- + 2 H2O Ł. Synteza w podwyższonej temp. tiosiarczanu sodu: Na2SO3(s) + S  Na2S2O3 T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd M. Wypieranie tlenku siarki(IV) z soli przez mocny kwas: Na2SO3(s) + 2 H+ + SO42-  2 Na+ + SO42- + SO2↑ + H2O N. Roztwarzanie siarki w roztworze mocnej zasady - reakcja dysproporcjonowania: 3 0S + 6 Na+ + 6 OH-  6 Na+ + 2 -IIS2- + IVSO32- + 3 H2O O. Otrzymywanie siarki koloidalnej w reakcji tiosiarczanu sodu z kwasem chlorowodorowym (Na2VI/-IIS2O3): 2Na+ + S2O32- + 2H+ + 2Cl-  S↓ + SO2↑ + 2Na++2Cl- +H2O P. Utlenienie tlenku siarki(IV) wobec katalizatora: 2 SO2(g) + O2  2 SO3(g/c) / krzepnie w temp. < 17oC R. Termiczny rozkład siarczanu(VI) żelaza(III): Fe2(SO4)3(s)  3 SO3↑ + Fe2O3(s) V2O5 T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd S. Roztwarzanie tlenku siarki(VI) w wodzie: SO3 + H2O  2 H+ + SO42- Ś. Roztwarzanie SO3 w kwasie siarkowym(VI): SO3 + 2 H+ + SO42-  2 H+ + S2O72- T. Rozcieńczanie kwasu dwusiarkowego(VI) / pirosiarkowego(VI) wodą: 2 H+ + S2O72- + H2O  4 H+ + 2 SO42- U. Roztwarzanie / utlenienie siarki stężonym HNO3: 0S + 2 H+ + 2 VNO3-  2 H+ + VISO42- + 2 IINO↑ V. Fe2(SO4)3(s)  3 SO3↑ + Fe2O3(s)

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd W. Roztwarzanie żelaza rozcieńczony H2SO4 : Fe + 2 H+ + SO42-  Fe2+ + SO42- + H2↑ Y. Odwodnienie – usuwanie wody konstytucyjnej z użyciem P4O10: 4 H+ + 2 SO42- + P4O10  4 H+ + 4 PO3- + 2 SO3 Z. Otrzymywanie wodorosiarczanu(VI) sodu: Na+ + OH- + H+ + HSO4-  Na+ + HSO4- + H2O 2 Na + 2 H+ + 2 HSO4-  2 Na+ + 2 HSO4- + H2↑ Na2O + 2 H+ + 2 HSO4-  2 Na+ + 2 HSO4- + H2O Ż. Eliminacja wody konstytucyjnej z NaHSO4 w podwyższonej temperaturze: 2 NaHSO4(s)  Na2S2O7 + H2O T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Ź. Otrzymywanie siarczanu(VI) sodu: Na+ + H+ + SO4- + Na+ + OH-  2 Na+ + SO42- + H2O 2 Na+ + 2 H+ + 2 SO4- + 2 Na  4 Na+ + 2 SO42- + H2↑ 2 Na+ + 2 H+ + 2 SO4- + Na2O  4 Na+ + 2 SO42- + H2O Φ. Termiczny rozkład dwusiarczanu(VI) sodu / pirosiarczanu(VI) sodu : Na2S2O7(s)  Na2SO4 + SO3↑ Ω. Redukcja siarczanu(VI) sodu węglem w podwyższonej temperaturze: Na2SO4(s) + 4 C  Na2S(s) + 4 CO↑ T T

Zadanie 17 – rozwiązanie / cd Q i Σ. Strącanie siarczków chromu oraz glinu z wodnych roztworów soli: 2 Cr3+ + 6 Cl- + 6 Na+ + 3 S2-  Cr2S3↓ + 6 Na+ + 6 Cl- 2 Al3+ + 3 SO42- + 6 Na+ + 3 S2-  Al2S3↓ + 6 Na+ + 3 SO42- Ψ. Otrzymywanie wodorosiarczku sodu: Na+ + HS- + Na+ + OH-  2 Na+ + S2- + H2O 2 Na+ + 2 HS- + 2 Na  4 Na+ + 2 S2- + H2↑ 2 Na+ + 2 HS- + Na2O 4 Na+ + 2 S2- + H2O