Электрон влетевший зазор между полюсами. Магнитное поле
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Аммоний – положительно заряженный полиатомный ион.
Химическая формула NH 4 +
Ион аммония NH 4 + является правильным тетраэдром с в центре и атомами в вершинах тетраэдра.
В молекуле аммиака NH 3 три электронные пары образуют три связи N – H, четвертая, прина длежащая атому азота электронная пара является неподеленной. С помощью этой электронной пары образуется связь с ионом водорода, который имеет свободную орбиталь:
Таким образом, в ионе аммония три ковалентные связи образуются по обменному механизму, а одна – по донорно-акцепторному. Механизм образования не оказывает слияния на характеристики связи, все связи в катионе аммония равноценны.
Соединения аммония
Катион аммония может образовывать с различными противоионами аммонивые соединения, в которых положительно заряженный атом азота, ковалентно связан с ионами водорода и (или) с органическими радикалами, а ионно – с каким-либо анионом.
Неорганические соединения аммония
Гидрат аммиака (гидроксид аммония, аммиачная вода, едкий аммоний, едкий аммиак). Формула: NH 3 ·H 2 O
Образуется при взаимодействии аммиака с водой. Слабое основание, диссоциирует в воде с образованием катионов аммония и гидроксид-ионов:
Реакция обратима, поэтому водные растворы гидроксида аммония всегда имеют характерный резкий запах аммиака.
Соли аммония
Все соли аммония по своим свойствам похожи на соответствующие соли натрия. Хорошо растворяются в воде, полностью диссоциируют в водном растворе, при нагревании разлагаются:
В растворе гидролизуются по катиону:
Органические аммониевые соединения разделяют по количеству органических радикалов, связанных с атомом азота на первичные (R 1 NH 3) + X – , вторичные (R 1 R 2 NH 2) + X – , третичные (R 1 R 2 R 3 NH) + X – , и четвертичные (R 1 R 2 R 3 R 4 N) + X – .
Первичные, вторичные и третичные аммониевые соединения можно рассматривать как соли соответствующих аминов, их можно получить взаимодействием этих аминов с кислотами:
где R 1 ,R 2 , R 3 - органические радикалы или водород, X - анион кислотного остатка.
Качественная реакция на ионы аммония – взаимодействие со щелочами с выделением аммиака:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Какое значение рН (больше или меньше 7) имеет водный раствор хлорида аммония? Запишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза. |
Решение | NH 4 Cl – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону.
Молекулярное уравнение: Полное ионное уравнение: Краткое ионное уравнение: В процессе гидролиза образовались водорода (H +), поэтому раствор имеет кислую среду (pH |
Ответ | рН раствора хлорида аммония меньше 7. |
ПРИМЕР 2
Задание | Какая масса соли образуется при взаимодействии 44,8 л аммиака и 33,6 литров хлороводорода (нормальные условия)? | ||||||
Решение | Запишем уравнение реакции:
Молярные массы аммиака, хлороводорода и образующейся соли – хлорида аммония (NH 4 Cl) равны. Задание №1 Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует ионная химическая связь.
Ответ: 13 Определить наличие ионного типа связи в соединении в подавляющем большинстве случаев можно по тому, что в состав его структурных единиц одновременно входят атомы типичного металла и атомы неметалла. По этому признаку мы устанавливаем, что ионная связь имеется в соединении под номером 1 - Ca(ClO 2) 2 , т.к. в его формуле можно увидеть атомы типичного металла кальция и атомы неметаллов - кислорода и хлора. Однако, больше соединений, содержащих одновременно атомы металла и неметалла, в указанном списке нет. Среди указанных в задании соединений есть хлорид аммония, в нем ионная связь реализуется между катионом аммония NH 4 + и хлорид-ионом Cl − . Задание №2 Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых тип химической связи такой же, как в молекуле фтора. 1) кислород 2) оксид азота (II) 3) бромоводород 4) иодид натрия Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 15 Молекула фтора (F 2) состоит из двух атомов одного химического элемента неметалла, поэтому химическая связь в данной молекуле ковалентная неполярная. Ковалентная неполярная связь может быть реализована только между атомами одного и того же химического элемента неметалла. Из предложенных вариантов ковалентный неполярный тип связи имеют только кислород и алмаз. Молекула кислорода является двухатомной, состоит из атомов одного химического элемента неметалла. Алмаз имеет атомное строение и в его структуре каждый атом углерода, являющегося неметаллом, связан с 4-мя другими атомами углерода. Оксид азота (II) - вещество состоящее из молекул, образованных атомами двух разных неметаллов. Поскольку электроотрицательности разных атомов всегда различны, общая электронная пара в молекуле смещена к более электроотрицательному элементу, в данном случае к кислороду. Таким образом, связь в молекуле NO является ковалентной полярной. Бромоводород также состоит из двухатомных молекул, состоящих из атомов водорода и брома. Общая электронная пара, образующая связь H-Br, смещена к более электроотрицательному атому брома. Химическая связь в молекуле HBr также является ковалентной полярной. Иодид натрия - вещество ионного строения, образованное катионом металла и иодид-анионом. Связь в молекуле NaI образована за счет перехода электрона с 3s -орбитали атома натрия (атом натрия превращается в катион) на недозаполненную 5p -орбиталь атома иода (атом иода превращается в анион). Такая химическая связь называется ионной. Задание №3 Из предложенного перечня выберите два вещества, между молекулами которых образуются водородные связи.
Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 23 Пояснение: Водородные связи имеют место в веществах молекулярного строения, в которых присутствуют ковалетные связи H-O, H-N, H-F. Т.е. ковалентные связи атома водорода с атомами трех химических элементов с наивысшей электроотрицательностью. Таким образом, очевидно, водородные связи есть между молекулами: 2) спиртов 3) фенолов 4) карбоновых кислот 5) аммиака 6) первичных и вторичных аминов 7) плавиковой кислоты Задание №4 Из предложенного перечня выберите два соединения с ионной химической связью.
Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 35 Пояснение: Сделать вывод о наличии ионного типа связи в соединении в подавляющем большинстве случаев можно по тому, что в состав структурных единиц вещества одновременно входят атомы типичного металла и атомы неметалла. По этому признаку мы устанавливаем, что ионная связь имеется в соединении под номером 3 (NaCl) и 5 (MgO). Примечание* Помимо указанного выше признака, о наличии ионной связи в соединении можно говорить, если в составе его структурной единицы содержится катион аммония (NH 4 +) или его органические аналоги - катионы алкиламмония RNH 3 + , диалкиламония R 2 NH 2 + , триалкиламмония R 3 NH + или тетраалкиламмония R 4 N + , где R - некоторый углеводородный радикал. Например, ионный тип связи имеет место в соединении (CH 3) 4 NCl между катионом (CH 3) 4 + и хлорид-ионом Cl − . Задание №5 Из предложенного перечня выберите два вещества с одинаковым типом строения. 4) поваренная соль Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 23 Задание №8 Из предложенного перечня выберите два вещества немолекулярного строения. 2) кислород 3) белый фосфор 5) кремний Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 45 Задание №11 Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых присутствует двойная связь между атомами углерода и кислорода. 3) формальдегид 4) уксусная кислота 5) глицерин Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 34 Задание №14 Из предложенного перечня выберите два вещества с ионной связью. 1) кислород 3) оксид углерода (IV) 4) хлорид натрия 5) оксид кальция Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 45 Задание №15 Из предложенного перечня выберите два вещества с таким же типом кристаллической решетки, как у алмаза. 1) кремнезем SiO 2 2) оксид натрия Na 2 O 3) угарный газ CO 4) белый фосфор P 4 5) кремний Si Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 15 Задание №20 Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых есть одна тройная связь.
Запишите в поле ответа номера выбранных соединений. Ответ: 45 Пояснение: Для того, чтобы найти правильный ответ, нарисуем структурные формулы соединений из представленного списка: Таким образом, мы видим, что тройная связь имеется в молекулах азота и ацетилена. Т.е. правильные ответы 45 Задание №21 Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых есть ковалентная неполярная связь. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Хлорид аммония представляет собой малоустойчивый мелкокристаллический порошок белого цвета. Летуч. Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется). Кристаллогидратов не образует. Рис. 1. Хлорид аммония. Внешний вид. Основные характеристики хлорида аммония приведены в таблице ниже: Получение хлорида аммонияПолучение хлорида аммония в промышленных масштабах заключается в упаривании маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия, образующегося по следующей реакции: NaCl + H 2 O + CO 2 + NH 3 = NaHCO 3 ↓ + NH 4 Cl. В лабораторных условиях эту соль получают, используя такие реакции, как 8NH 3 + 3Cl 2 = 6NH 4 Cl + N 2 ; NH 3 + HCl = NH 4 Cl. Химические свойства хлорида аммонияХлорид аммония - это средняя соль, образованная слабым основанием - гидроксидом аммония (NH 4 OH) и сильной кислотой - соляной (хлороводородной) (HCl). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по катиону. Наличие катионов Н + свидетельствует о кислом характере среды. NH 4 Cl ↔NH 4 + + Cl — ; NH 4 + + HOH ↔ NH 4 OH + H + ; NH 4 + + Cl — + HOH ↔ NH 4 OH + Cl — + H + ; NH 4 Cl + H 2 O ↔ NH 4 OH +HCl. При нагревании хлорид аммония как бы возгоняется - разлагается на аммиак и хлороводород, которые на холодных частях сосуда вновь соединяются в хлорид аммония: NH 4 Cl↔ NH 3 + HCl. Хлорид аммония разлагается концентрированной серной кислотой и щелочами: 2NH 4 Cl + H 2 SO 4 (conc) = (NH 4) 2 SO 4 + 2HCl; NH 4 Cl + NaOH = NaCl + NH 3 + H 2 O; 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O (t = 200 o C). Он реагирует с хлором (1), типичными металлами (2), оксидами (3) и нитритами металлов (4): NH 4 Cl + 3Cl 2 = Cl 3 N + 4HCl (t = 60 - 70 o C) (1); 2NH 4 Cl + Mg = MgCl 2 + H 2 + 2NH 3 (2); 2NH 4 Cl + 4CuO = N 2 + 4H 2 O + CuCl 2 + 3Cu (t = 300 o C) (3); NH 4 Cl + KNO 2 = N 2 + KCl + 2H 2 O (4). Применение хлорида аммонияХлорид аммония, или нашатырь, применяется в красильном деле, в ситцепечатании, при паянии и лужении, а также в гальванических элементах. Применение хлорида аммония при паянии основано на том, что он способствует удалению с поверхности металла оксидных пленок, благодаря чему припой хорошо пристает к металлу. При соприкосновении сильно нагретого металла с хлоридом аммония оксиды, находящиеся на поверхности металла, либо восстанавливаются, либо переходят в хлориды. Последние, будучи более летучи, чем оксиды, удаляются с поверхности металла. Для случая меди и железа основные происходящие при этом процессы можно выразить такими уравнениями: 4CuO + NH 4 Cl = 3Cu + CuCl 2 + N 2 + 4H 2 O; Fe 3 O 4 + 8NH 4 Cl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 8NH 3 + 4H 2 O. Примеры решения задачПРИМЕР 1
Запишите сначала номер задания (30, 31 и т. д.), затем подробное решение. Ответы записывайте чётко и разборчиво. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции: KIO 3 + KI + ... → I 2 + K 2 SO 4 + ... Определите окислитель и восстановитель. Показать ответ Элементы ответа: 1) Составлен электронный баланс: 2) Указано, что иодид калия (за счет иода в степени окисления -1) является восстановителем, а иодат калия (за счет иода в степени окисления +5) - окислителем. 3) определены недостающие вещества, и расставлены коэффициенты в уравнении реакции: KIO 3 + 5KI + 3H 2 SO 4 = 3I 2 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O Цинк полностью растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. Образовавшийся прозрачный раствор выпарили, а затем прокалили. Твердый остаток растворили в необходимом количестве соляной кислоты. К образовавшемуся прозрачному раствору добавили сульфид аммония и наблюдали образование белого осадка. Напишите уравнение четырех описанных реакций. Показать ответ Ответ включает в себя 4 уравнение возможных реакций, соответствующих описанным превращениям: 1) Zn+2KOH+2H_2O=K_2\lbrack Zn(OH)_4\rbrack+H_2\uparrow 2) K_2\lbrack Zn(OH)_4\rbrack\xrightarrow{t^\circ}K_2ZnO_2+2H_2O 3) K_2ZnO_2+4HCl=ZnCl_2+2KCl+2H_2O 4) ZnCl_2+(NH_4)_2)S=ZnS\downarrow+2H_4Cl Напишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: бромэтан \begin{array}{l}\xrightarrow{NaOH,\;H_2O}X_1\rightarrow CH_3COOH\xrightarrow{NaOH}X_2\xrightarrow{NaOH,\;t^\circ}\\\rightarrow X_3\xrightarrow{1500^\circ C}X_4\end{array} При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ. Показать ответ Ответ включает в себя 5 уравнений реакций, соответствующих схеме превращений: 1) CH_3-CH_2-Br+NaOH\rightarrow CH_3-CH_2-OH+NaBr 2) 5CH_3CH_2OH+4KMnO_4+6H_2SO_4\xrightarrow{t^\circ} \rightarrow5CH_3COOH+4MnSO_4+2K_2SO_4+11H_2O 3) CH_3COOH+NaOH\rightarrow CH_3COONa+H_2O 4) CH_3COONa+NaOH\xrightarrow{t^\circ}CH_4+Na_2CO_3 5) 2CH_4\xrightarrow{t^\circ}CH\equiv CH+3H_2 (возможно образование С и H 2) При сливании 160 г 10%-ного раствора нитрата бария и 50 г 11%-ного раствора хромата калия выпал осадок. Рассчитайте массовую долю нитрата бария в образовавшемся растворе. Показать ответ Элементы ответа: 1) Записано уравнение реакции: Ba(NO 3) 2 + K 2 CrO 4 = BaCrO 4 ↓ + 2KNO 3 2) Рассчитаны количество вещества реагентов, и определено вещество, взятое в избытке: n(Ba(NO 3) 2) = 160 x 0,1 / 261 = 0,061 моль n(K 2 CrO 4) = 50 x 0,11 / 194 = 0,028 моль Ba(NO 3) 2 - в избытке 3) Рассчитаны масса выпавшего осадка и масса образовавшегося при этом раствора: n(BaCrO 4) = n(K 2 CrO 4) = 0,028 моль m(BaCrO 4) = 0,028 моль х 253 г/моль = 7,08 г m(раствора) = 160 + 50 - 7,08 = 202,92 г 4) Рассчитаны масса нитрата бария и его массовая доля в растворе: n(Ba(NO 3) 2)изб = 0,061 - 0,028 = 0,033 моль m(Ba(NO 3) 2) = 0,033 x 261 = 8,61 г w(Ba(NO 3) 2) = m(Ba(NO 3) 2) / m(p-pa) = 8,61 / 202,92 = 0,042 или 4,2% Некоторое органическое соединение содержит 40,0% углерода и 53,3% кислорода по массе. Известно, что это соединение реагирует с оксидом меди(II). На основании данных условий задачи: 1. произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества; 2. запишите молекулярную формулу органического вещества; 3. составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 4. напишите уравнение реакции этого вещества с оксидом меди(II). Показать ответ Элементы ответа: Общая формула вещества - C x H y O z 1) Найдено соотношение атомов углерода, водорода и кислорода в соединении: w(H) = 100 - 40,0 -53,3 = 6,7% x: y: z = 40 / 12: 6,7 / 1: 53,3 / 16 = 3,33: 6,7: 3,33 = 1: 2: 1 2) Определена молекулярная формула вещества. Простейшая формула вещества - CH 2 O. Учитывая то, что вещество реагирует с оксидом меди (II), молекулярная формула вещества - C 2 H 4 O 2 |