Книга по химии для домашнего чтения

На экзамене студенту задали вопрос: «Какое вещество образуется при взаимодействии аммиака NH₃ с диоксидом углерода СO₂?» Студент ответил, что продуктом реакции будет карбонат аммония (NH₄)₂CO₃, однако экзаменатор признал ответ неудовлетворительным. Почему?

Карбонат аммония образуется только при взаимодействии аммиака и диоксида углерода в присутствии воды:

2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3.

Сухие же газы реагируют между собой с образованием в обычных условиях карбамината аммония — соли карбаминовой кислоты NH₂COOH:

2NH3 + CO2 = (NH2COO)NH4.

Если эту реакцию проводить при высокой температуре и большом давлении, то продуктом реакции будет уже карбамид (мочевина):

2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O.

Карбаминат аммония при растворении в воде превращается в карбонат аммония:

(NH2COO)NH4 + H2O = (NH4)2CO3.

Порошок карбоната аммония при стоянии на воздухе в открытых сосудах постепенно выделяет аммиак NH₃ и переходит в гидрокарбонат аммония (см. 6.4):

(NH4)2CO3 = NH4HCO3 + NH3↑.

6.6. БИТВА ЗА АЗОТ

Странное сражение: большинство уступает меньшинству в битве за овладение азотом!

Если действовать хлором Cl₂ на концентрированный водный раствор хлорида аммония NH₄Cl, то в кислой среде при pH < 4 образуется нитрид трихлора Cl₃N, выделяющийся в виде желтых маслянистых, капель, взрывающихся при нагревании или ударе (см. 5.58). В среде, близкой к нейтральной, при pH 5–8, продуктом реакции является хлоримин NHCl₂ — вещество, не выделенное в индивидуальном состоянии и существующее только в растворе в указанном интервале значений водородного показателя. В щелочной среде при pH > 8,5 получается хлорамин NH₂Cl — бесцветная маслянистая жидкость с резким запахом.

6.7. НЕВЕРОЯТНО, НО ФАКТ

Может ли при добавлении кислоты к раствору соли выделиться гидроксид металла?

На первый взгляд подобное событие кажется совершенно невероятным. Однако вспомним, что гидроксиды некоторых металлов амфотерны и растворимы в избытке щелочи — скажем, гидроксида калия КОН. При этом образуются комплексные соли (гидроксокомплексы) — например, гидроксобериллаты:

Be(OH)2 + 2KOH = К2[Ве(ОН)4].

Это соединение устойчиво только в избытке КОН, а при осторожном подкислении раствора разрушается, образуя осадок гидроксида бериллия Be(OH)₂:

К2[Ве(ОН)4] + 2HCl = 2КСl + Be(OH)2↓ + 2Н2O.

Правда, дальнейшее действие кислоты будет уже лишено «фантастических» особенностей и укладывается в обычную схему:

гидроксид металла + кислота = соль + вода или

Be(OH)2 + 2HCl = BeCl2 + 2Н2O.

6.8. ПАТРОНЫ СВЕЖЕГО ВОЗДУХА

Герои романа Жюля Верна «С Земли на Луну» Барбикен и его два спутника во время полета использовали для регенерации кислорода нагревание бертолетовой соли KClO₃, а для поглощения углекислого газа (диоксида углерода CO₂) — гидроксид натрия NaOH. Каким способом сейчас удаляют из воздуха замкнутых помещений (подводные лодки, космические корабли) образующийся при дыхании людей углекислый газ?

Разложение при нагревании триоксохлората калия KClO₃ (бертолетовой соли) протекает с выделением кислорода O₂:

2КСlO3 = 2КСl + 3O2↑,

а поглощение диоксида углерода CO₂ (углекислого газа) гидроксидом натрия приводит к образованию карбоната натрия Na₂CO₃:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O.

В современных системах регенерации дыхательного воздуха и удаление CO₂, и возмещение убыли O₂ совмещены в одном процессе, протекающем без энергетических затрат:

2Na2O2 + 2СO2 = 2Na2CO3 + O2↑,

4NaO2 + 2СO2 = 2Na2CO3 + 3O2↑.

В первом случае используют пероксид натрия Na₂O₂, а во втором — надпероксид натрия NaO₂.

6.9. МЕТАЛЛ МЕНЯЕТ АКТИВНОСТЬ

При взаимодействии активных металлов с разбавленными кислотами выделяется водород:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑.

Могут ли менее активные металлы, такие как ртуть или медь, вытеснять из кислот водород?

Общеизвестно, что и ртуть Hg, и медь Cu взаимодействуют с кислотами-окислителями, например с концентрированной серной H₂SO₄ и азотной HNO₃. При этом выделяется не водород, а оксиды серы (SO₂) или азота (NO₂):