Цепочки превращений

9 заданий

Якоря и направление поиска

Цепочка «A → B → C → …» с неизвестными веществами решается от якорей — признаков, которые почти однозначно указывают на вещество:

цвета: голубой \(\ce{Cr^2+}\) и \(\ce{Cu^2+}\), фиолетовый \(\ce{Ti^3+}\) и \(\ce{MnO4-}\), жёлтый хромат, оранжевый дихромат, изумрудный \(\ce{[Cr(OH)6]^3-}\), зелёный манганат;
газы: бурый \(\ce{NO2}\), жёлто-зелёный \(\ce{Cl2}\), «тухлые яйца» \(\ce{H2S}\), мутящий известковую воду \(\ce{CO2}\);
осадки: белый творожистый AgCl, жёлтый AgI, чёрный CuS, синий \(\ce{Cu(OH)2}\), бурый \(\ce{Fe(OH)3}\), белый \(\ce{BaSO4}\);
массы: молярная масса газа по плотности, доля элемента, изменение массы.

От якоря идут вперёд (что получится дальше) и назад (из чего получено) — пока цепочка не замкнётся.

edit_noteЦепочка хрома

A растворяется в HCl без воздуха в голубой B (Cr → \(\ce{CrCl2}\)), на воздухе — зелёный C (\(\ce{CrCl3}\)), избыток NaOH — изумрудный D (\(\ce{Na3[Cr(OH)6]}\)), бром — жёлтый E (\(\ce{Na2CrO4}\)), серная кислота — оранжевый F (\(\ce{Na2Cr2O7}\)).

Совместимость стадий и условия

Цепочку мало угадать — нужно, чтобы она работала:

реагент стадии n не должен разрушать продукт стадии n − 1 (избыток щёлочи растворит амфотерный гидроксид; избыток кислоты разрушит карбонат);
среда должна подходить для ОВР (окисление Cr(III) — в щелочной, восстановление Cr(VI) — в кислой);
условия (температура, катализатор, растворитель) указывают в уравнении над стрелкой;
если между двумя веществами изменились и состав, и степень окисления — возможно, пропущена стадия.

boltПропущенная стадия

Из \(\ce{FeS2}\) в одну стадию нельзя получить \(\ce{Fe2(SO4)3}\) «чисто»: обжиг даёт \(\ce{Fe2O3}\) и \(\ce{SO2}\), а сульфат образуется при растворении оксида в серной кислоте. Если в ответе вещество «перепрыгивает» через две степени окисления и смену аниона — проверьте, не пропущена ли стадия.

scienceСовместимые стадии

\(\ce{AlCl3 + 3NH3 + 3H2O -> Al(OH)3 v + 3NH4Cl}\) — аммиак не растворяет гидроксид (в отличие от избытка NaOH).
\(\ce{Na[Al(OH)4] + CO2 -> Al(OH)3 v + NaHCO3}\) — углекислый газ осаждает гидроксид, не растворяя его.
\(\ce{2FeCl3 + Fe -> 3FeCl2}\) — железо(III) восстанавливают железом, не вводя чужих ионов.

Цепочки с неизвестными реагентами

Иногда в цепочке неизвестны реагенты, а вещества даны. Тогда для каждой стадии спрашивают: что изменилось?

только кислотно-основная форма (соль → гидроксид → комплекс) — кислота, щёлочь, аммиак, \(\ce{CO2}\);
степень окисления — окислитель или восстановитель подходящей силы и в подходящей среде;
анион — обменная реакция с осадком или газом;
агрегатное состояние — нагревание, разложение.

edit_noteСера

\(\ce{S ->[O2] SO2 ->[O2, V2O5] SO3 ->[H2O] H2SO4 ->[Cu, t] SO2 ->[H2S] S}\). Последняя стадия — сопропорционирование: \(\ce{SO2 + 2H2S -> 3S + 2H2O}\); «кольцо» замкнулось.

boltПроверка по массам

Если даны массы или объёмы, пересчитайте их по вашим уравнениям: совпадение количеств — лучшее доказательство правильности цепочки.

push_pinГлавное

Алгоритм: (1) выписать все данные — цвета, осадки, газы, массы, условия; (2) найти «якоря» — самые однозначные признаки (голубой раствор, зеленеющий на воздухе, — \(\ce{Cr^2+}\); бурый газ — \(\ce{NO2}\); жёлтый осадок с \(\ce{Ag+}\) в \(\ce{HNO3}\) — AgI); (3) идти от якорей вперёд и назад; (4) для каждой стадии проверить: изменилась ли степень окисления и кто окислитель/восстановитель, подходит ли среда, не разрушает ли реагент следующей стадии предыдущий продукт; (5) пересчитать массы и объёмы по уравнениям. Общий выход многостадийного синтеза — произведение выходов стадий.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.