Смеси галогенидов и цепочки превращений
Количественный анализ смеси
Метод «разницы масс». При осаждении нитратом серебра натрий в каждой соли заменяется на серебро, и масса растёт на \(107{,}87 - 22{,}99 = 84{,}88\) г на моль галогенида — независимо от того, хлорид это или бромид. Отсюда общее количество галогенидов, а с массой смеси — состав.
edit_noteСмесь хлорида и бромида
2,50 г смеси \(\ce{NaCl}\) и \(\ce{NaBr}\), осадок 5,00 г. \(5{,}00 - 2{,}50 = 84{,}88n\) ⇒ \(n = 0{,}02945\) моль. \(58{,}44x + 102{,}89(0{,}02945 - x) = 2{,}50\) ⇒ \(x = 0{,}0119\) моль \(\ce{NaCl}\), \(y = 0{,}0175\) моль \(\ce{NaBr}\) — 72,1 % бромида.
boltРазность уравнений
Две линейные системы «масса смеси» и «масса осадка» решаются вычитанием: \(m_\text{осадка} - m_\text{смеси} = 84{,}88(x + y)\) — сразу сумма количеств.
scienceРеакции анализа
- \(\ce{NaCl + AgNO3 -> AgCl v + NaNO3}\).
- \(\ce{NaBr + AgNO3 -> AgBr v + NaNO3}\).
- \(\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}\) — разделение: бромид остаётся в осадке.
Цепочки превращений
Олимпиадные цепочки по галогенам строятся на нескольких «узлах»:
- окислительно-восстановительные переходы \(\ce{X- <-> X2 <-> XO- / XO3- / XO4-}\);
- вытеснение галогенов друг другом;
- диспропорционирование в щёлочи и сопропорционирование в кислоте;
- осадки серебра и их растворение.
edit_noteРазбор цепочки
\(\ce{KI ->[Cl2] X ->[Cl2 (изб), H2O] Y ->[KI, H+] Z}\). X — иод (\(\ce{2KI + Cl2 -> 2KCl + I2}\)). Y — иодноватая кислота (\(\ce{I2 + 5Cl2 + 6H2O -> 2HIO3 + 10HCl}\)). Z — снова иод (\(\ce{HIO3 + 5HI -> 3I2 + 3H2O}\)). Цепочка «туда и обратно» — типичная ловушка.
scienceУзловые реакции
- \(\ce{3I2 + 6KOH ->[t] 5KI + KIO3 + 3H2O}\).
- \(\ce{KIO3 + 5KI + 3H2SO4 -> 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O}\).
- \(\ce{2KBr + Cl2 -> 2KCl + Br2}\); \(\ce{Br2 + 2NaOH -> NaBr + NaBrO + H2O}\).
- \(\ce{4KClO3 ->[t] 3KClO4 + KCl}\) — перхлорат затем почти не реагирует с соляной кислотой (кинетическая инертность).
Надёжные и ненадёжные признаки
В экспериментальных турах олимпиад важно отличать признак, однозначно указывающий на вещество, от «похожего».
| Наблюдение | Надёжно? | Почему |
|---|---|---|
| белый осадок с \(\ce{AgNO3}\) в \(\ce{HNO3}\), растворимый в \(\ce{NH3}\) | да | только \(\ce{AgCl}\) |
| жёлтый осадок с \(\ce{AgNO3}\) | нет | \(\ce{AgBr}\), \(\ce{AgI}\), \(\ce{Ag3PO4}\) (в нейтральной среде) |
| бурый раствор после хлорной воды | нет | бром и иод дают похожую окраску в воде |
| фиолетовый слой \(\ce{CCl4}\) | да | только иод |
| запах хлора при подкислении | нет | хлорат, гипохлорит, \(\ce{MnO2}\) с HCl |
| синее окрашивание крахмала | да | иод (в присутствии иодида) |
errorКонцентрация меняет цвет
Разбавленный раствор брома бледно-жёлтый, концентрированный — оранжево-бурый; раствор иода в воде от жёлтого до бурого. Сравнивайте окраски в одинаковых условиях и предпочитайте экстракцию: цвет органического слоя информативнее.
boltПорядок анализа смеси галогенидов
- Серебро в азотной кислоте — есть ли галогениды вообще.
- Хлорная вода по каплям + \(\ce{CCl4}\): фиолетовый (иодид), затем при избытке — оранжевый (бромид).
- Для хлорида в присутствии бромида и иодида — осадить серебром, обработать раствором карбоната аммония: растворится только \(\ce{AgCl}\), в фильтрате подкисление даст белую муть.
push_pinГлавное
Смесь галогенидов анализируют: нитратом серебра (масса осадка), аммиаком (растворяется только \(\ce{AgCl}\)), хлорной водой с органическим растворителем (бром — оранжевый слой, иод — фиолетовый; избыток хлора обесцвечивает иод). Количественно: разница масс осадка и смеси солей на моль галогенида постоянна (\(\ce{Na -> Ag}\): +84,88 г/моль). Надёжные признаки — те, что однозначно указывают на одно вещество; цвет раствора зависит от концентрации и может обмануть.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.