Procesy wieloetapowe Przykładowe zadania z rozwiązaniem: z udziałem fosforu i jego związków, z udziałem krzemu i jego związków, z udziałem chloru i jego związków.
Zadnie 13 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. H2HPO3 P4O6 Na3PO4 Mg(NH4)PO4 Ca3(PO4)2 P H3PO4 + PH3 Ca(H2PO4)2 HPO3 P4O10 H3PO4 H2P2O7 PH4+ IV XIV/Mg2+, NH4+ II XII XIII I/T,C,SiO2 IX/HNO3 XI III X XV VII V VI XVI VIII
Zadnie 13 - rozwiązanie I. redukcja w podwyższonej temperaturze fosforanu(V) / ortofosforanu(V) C z udziałem SiO2: 2 Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO↑ II i III. spalanie fosforu przy różnym dostępie tlenu: P4 + 3 O2 P4O6 P4 + 5 O2 P4O10 IV. roztwarzanie tlenku fosforu(III) w wodzie: P4O6 + 6 H2O 4 H+ + 4 HPHO3- HPHO3- + H2O H3O+ + PHO32- kwas fosfonowy(III), dwuprotonowy (dwuwodorowy) T
Zadnie 13 - rozwiązanie / cd V, VI i VII. roztwarzanie tlenku fosforu(V) w wodzie: P4O10 + 2 H2O 4 HPO3 / kwas metafosforowy(V) P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4 / kwas ortofosforowy(V) P4O10 + 4 H2O 2 H4P2O7 / kwas pirofosforowy(V) VIII. kondensacja H3PO4 w podwyższonej temperaturze: 2 H3PO4 H4P2O7 + H2O IX. utlenienie fosforu w stężonym roztworem HNO3 P4 + 20 H+ + 20 NO3- 4 H+ + 4 H2PO4- + 20 NO2↑+ 4 H2O X. wypieranie kwasu H3PO4 z soli przez kwas mocniejszy: Ca3(PO4)2 + 6 H+ + 3 SO42- 2 H+ + 2 H2PO4- + 3 CaSO4↓ T
Zadnie 13 - rozwiązanie / cd XI. termiczny rozkład kwasu H2PHO3: 4 H2PHO3 3 H3PO4 + PH3↑ XII. otrzymywanie ortofosforanu(V) sodu: 6 H+ + 2 PO43- + 6 Na 6 Na+ + 2 PO43- + 3 H2↑ 3 H+ + PO43- + 3 Na+ + 3 OH- 3 Na+ + PO43- + 3 H2O 6 H+ + 2 PO43- + 3 Na2O 6 Na+ + 2 PO43- + 3 H2O XIII. strącanie osadu ortofosforanu(V) wapnia, reakcja stosowna w procesie zmiękczania wody – usuwanie twardości trwałej / nieprzemijającej: 3 Ca2+ + 6 Cl- + 6 Na+ + 2 PO43- Ca3(PO4)2↓+ 6 Na+ + 6 Cl- T
Zadnie 13 - rozwiązanie / cd XIV. identyfikacja / wykrywanie anionów PO43-, wytraca się biały osad krystaliczny osad: 3 Na+ + PO43- + Mg2+ + 2 Cl- + NH4+ + Cl- Mg(NH4)PO4↓ + 3 Na+ + 3 Cl- XV. otrzymywanie dwuwodoroortofosforanu(V) wapnia – składnika rozpuszczalnych w wodzie nawozów wapniowo-fosforowych: Ca3(PO4)2 + 4 H+ + 2 SO42- Ca2+ + 2 H2PO4- + 2 CaSO4↓ Ca3(PO4)2 + 4 H+ + 4 H2PO4- 3 Ca2+ + 6 H2PO4- XVI. jonizacja fosfiny w wodzie, która wykazuje bardzo słabe właściwości zasadowe, słabsze niż amoniak: PH3 + H2O ↔ PH4+ + OH-
Zadnie 14 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. K4SiO4 H4SiO4 CaSiO3 SiO2 Si Na2SiO3 H2SiO3 SiF4 SiO2∙nH2O XI VII IX X I VI VIII II III IV V
Zadnie 14 - rozwiązanie I. redukcja tlenku krzemu w podwyższonej temperaturze – Mg lub Al, C, CaC2: SiO2 + 2 Mg Si + 2 MgO 3 SiO2 + 4 Al 3 Si + 2 Al2O3 SiO2 + 2 C Si + 2 CO SiO2 + CaC2 Si + 2 CO + Ca II. utlenianie krzemu w podwyższonej temperaturze: Si + O2 SiO2 T T T T T
Zadnie 14 – rozwiązanie / cd III. utlenianie krzemu w atmosferze fluoru w temperaturze pokojowej: Si + 2 F2 SiF4↑ IV. roztwarzanie tlenku krzemu(IV) w roztworze kwasu – trawienie szkła: SiO2 + 4 H+ + 4 F- SiF4↑ + 2 H2O V. hydroliza czterofluorku krzemu: SiF4 + (n+2)H2O SiO2∙nH2O + 4 HF↑ VI. roztwarzanie krzemu w roztworze mocnej zasady: Si + 2 Na+ + 2 OH- + H2O 2 Na+ + SiO32- + 2 H2↑
Zadnie 14 – rozwiązanie / cd VII. roztwarzanie tlenku krzemu(IV) w roztworze mocnej zasady – trawienie szkła: SiO2 + 2 Na+ + 2 OH- 2 Na+ + SiO32- + H2O VIII. wypieranie kwasu metakrzemowego(IV) z soli roztworem mocniejszego kwasu, lub hydroliza soli w roztworze wodnym: 2 Na+ + SiO32- + 2 H+ + 2 Cl- H2SiO3↓+ 2 Na+ + 2 Cl- 2 Na+ + SiO32- + 2 H2O H2SiO3↓+ 2 Na+ + 2 OH- IX. strącanie osadu metakrzemianu(IV) wapnia roztworem rozpuszczalnej soli wapniowej : 2 Na+ + SiO32- + Ca2+ + 2 Cl- CaSiO3↓+ 2 Na+ + 2 Cl-
Zadnie 14 – rozwiązanie / cd X. spiekanie tlenku krzemu(IV) ze stałym wodorotlenkiem potasu: SiO2 + 4 KOH K4SiO4 + 2 H2O XI. wypieranie kwasu ortokrzemowego(IV) z soli roztworem mocniejszego kwasu, lub hydroliza soli w stężonym roztworze wodnym: 4 K+ + SiO44- + 4 H+ + 4 Cl- H4SiO4↓+ 4 K+ + 4 Cl- 4 K+ + SiO44- + 4 H2O H4SiO4↓+ 4 K+ + 4 OH- T
Zadnie 15 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. HClO KClO KClO3 KClO4 Cl2 CaCl(ClO) ClO2 Cl2O7 HCl(aq) HCl(g) NH4Cl(s) HClO4 NaCl Cl2O6 NaF Cl2O + HgCl2∙HgO XV XVI XVII XVIII X IX XXI XIV II III XIX XXII/ P4O10 IV V XXIII XX/ 0oC,O3 I VII XI VIII VI XII XXV XIII XXIV
Zadnie 15 – rozwiązanie I. otrzymywanie chloru w procesie elektrolizy stopionego NaCl lub jego wodnego roztworu: NaCl Na+ + Cl- K(-): Na+ + 1 e- Na A(+): 2 Cl- Cl2 + 2 e- NaCl ↔ Na+ + Cl- K(-): 2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH- II. otrzymywanie chloru w procesie elektrolizy roztworu HCl lub jego utlenienie w reakcji z KMnO4, MnO2: HCl ↔ H+ + Cl- K(-): 2 H+ + 2 e- Cl2 2KMnO4(s) + 16H+ + 16Cl- 2Mn2+ + 2K+ + 6Cl- + 8H2O + 5Cl2↑ MnO2 + 4 H+ + 4 Cl- Mn2+ + 2 Cl- + 2 H2O + Cl2↑ T H2O H2O
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd III. rozkład wapna chlorowanego – chloranu(I) i chlorku wapnia w reakcji z kwasem chlorowodorowym: Ca-ICl (IClO)(s)+ 2 H++ 2-ICl- Ca2+ + 2 -ICl- + 0Cl2↑ + H2O IV. otrzymywanie gazowego HCl w syntezie z pierwiastków w obecności światła lub podwyższonej temperaturze: 0Cl2(g) + 0H2(g) 2 IH-ICl(g) V. synteza chlorku amonu przebiegającej w fazie gazowej: HCl(g) + NH3(g) NH4Cl↓ VI. termiczny rozkład chlorku amonu: NH4Cl(s) HCl(g) + NH3(g) T T
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd VII. spalanie sodu w atmosferze chloru: 2 Na + 0Cl2 2 Na-ICl VIII. wypieranie chlorowodoru z soli przez roztwór mocnego i mniej lotnego kwasu siarkowego(VI) w temperaturze pokojowej lub podwyższonej: NaCl(s) + 2 H+ + SO42- HCl↑ + Na+ + H+ + SO42- 2 NaCl(s) + 2 H+ + SO42- 2 HCl↑ + 2 Na+ + SO42- IX. reakcja dysproporcjonowania w trakcie rozpuszczania gazowego chloru w wodzie: 0Cl2(g) + H2O(c) H-ICl + HIClO 0Cl2(g) + H2O(c) H+ + -ICl- + H+ + IClO- T
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd X. rozkład kwasu chlorowego(I) pod wpływem uv: 2 H+ + 2 IClO- 2 H+ + 2 -ICl- + O2↑ XI. otrzymywanie chlorku sodu z użyciem kwasu HCl: Na+ + OH- + H+ + Cl- Na+ + Cl- + H2O 2 Na + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + H2↑ Na2O + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + H2O 2 Na+ + CO32- + 2 H+ + 2 Cl- 2 Na+ + 2 Cl- + CO2↑ + H2O XII. wypieranie z soli fluorowodoru przez kwas HCl: NaF(s) + H+ + Cl- NaCl + HF(c/g)↑ XIII. wypieranie chloru z soli przez fluor: 2 Na+ + 2 -ICl- + 0F2(g) 2 Na+ + 2 -IF- + 0Cl2↑ uv
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd XIV. reakcja dysproporcjonowania – reakcja gazowego chloru z zasadą wapniową: Ca2+ + 2 OH- + 0Cl2(g) Ca-ICl(IClO) + H2O XV. reakcja dysproporcjonowania – reakcja gazowego chloru z zasadą potasową: 2 K+ + 2 OH- + 0Cl2(g) 2 K+ + -ICl- + IClO- + H2O XVI. termiczny rozkład chloranu(I): 3 KIClO 2 K-ICl + KVClO3 XVII. termiczny rozkład chloranu(V): 4 KVClO3 K-ICl + 3 KVIIClO4 T T
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd XVIII. reakcja dysproporcjonowania – gazowego tlenku chloru(IV) z zasadą potasową: 2 K+ + 2 OH- + 2 IVClO2(g) 2 K+ + IIIClO2- + VClO3- + H2O XIX. reakcja dysproporcjonowania – tlenku chloru(VI) z zasadą potasową: 2 K+ + 2 OH- + VICl2O6(c) 2 K+ + VClO3- + VIIClO4- + H2O XX. utlenianie tlenku chloru(IV) ozonem w obniżonej temperaturze: 6 IVClO2(g) + 2 O3(g) 3 VICl2O6(c) XXI. reakcja tlenku chloru(VII) z zasadą potasową: Cl2O7(c) + 2 K+ + 2 OH- 2 K+ + 2 ClO4- + H2O -T
Zadnie 15 – rozwiązanie / cd XXII. odwadnianie kwasu chlorowego(VII) tlenkiem fosforu(V): 2 H+ + 2 VIIClO4- VIICl2O7(c) + H2O XXIII. roztwarzanie tlenku chloru(VII) w wodzie: VIICl2O7(c) + H2O 2 H+ + 2 VIIClO4- XXIV. dysproporcjonowanie chloru - przepuszczanie chloru gazowego nad podgrzanym HgO: 2 0Cl2(g) + 2 HgO Hg-ICl2∙HgO + ICl2O(g) XXV. roztwarzanie tlenku chloru(I) w wodzie: ICl2O(g) + 2 H2O 2 H+ + 2 IClO- P4O10 T