Химические свойства воды
(напишите молекулярные, ионные и окислительно-востановительные
уравнения реакций)
1. Электролитическая диссоциация:
H2O
+ H2O
H3O+
+ OH–; H2O
H+
+ OH–.
2. Термическое разложение: H2O → H2↑ + O2↑.
3. Электролиз воды (в присутствиии кислот, солей и щелочей): H2O → H2↑ + O2↑.
4. Взаимодействие с металлами с образованием щелочей, гидроксида магния, гидроксида алюминия и водорода (щелочные, щелочноземельные металлы, алюминий очищенный от оксидной пленки, магний при нагревании):
4.1. с щелочными и щелочноземельными металлами
Na + HOH → NaOH + H2↑; Ca + HOH → Ca(OH)2 + H2↑.
4.2. с магнием
Mg + HOH → Mg(OH)2 + H2↑; Mg + HOH(г) → MgO + H2↑
4.3. с алюминием
Al + HOH → Al(OH)3 + H2; Al + H2O(г) → Al2O3 + H2↑;
Al + HOH + NaOH → Na[Al(OH)4] + H2↑;
Al + H2O + NaOH → Na3[Al(OH)6] + H2↑.
4.4. с металлами средней активности при нагревании
Zn + HOH(г) → ZnO + H2↑;
Fe + H2O (FeFe2)O4 + H2↑.
4.5. с металлами, стоящими в ряду после Н2, не взаимодействует
5. Взаимодействие с некоторыми металлами в присутствии кислорода, углекислого газа, аммиака (на примере коррозии железа, меди, цинка):
Fe + O2 + H2O → Fe(OH)2; Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3 ;
Cu + O2 + CO2 + H2O → (CuOH)2CO3; Cu + O2 + NH3 + H2O → [Cu(NH3)4](OH)2;
Zn + O2 + CO2 + H2O → (ZnOH)2CO3; Pb + O2 + CO2 + H2O → (POH)2CO3.
6. Взаимодействие с неметаллами (бор, углерод, кремний, хлор, бром, йод, фтор):
В + H2O → В2O3 + H2↑ (700 – 800 0С); F2 + HOH → O2 + HF (OF2, H2O2 и др.);
C + H2O → CO + H2↑ (800 – 1000 0С); Cl2 + HOH → HCl + O2↑; (τ, hν)
Si + H2O → SiO2 + H2 (400 – 500 0С); Cl2 + HOH ↔ HCl + HClO.
7. Взаимодействие с гидридами металлов, водородными соединениями неметаллов:
NaН + H2O → NaOH + H2; СН4 + Н2О(г) + О2 → СО2 + Н2↑.
8. Взаимодействие с оксидами металлов:
CaO + H2O → Ca(OH)2; CrO3 + H2O → H2CrO4;
CrO3 + H2O → H2Cr2O7; Mn2O7 + H2O → 2HMnO4.
9. Взаимодействие с оксидами неметаллов:
SO2 + H2O → H2SO3; P2O5 + H2O → H3PO4;
NO2 + H2O → HNO2 + HNO3; NO2 + O 2 + H2O → HNO3.
10. Взаимодействие с солями и кислотными оксидами:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2;
Na2SO3 + H2O + SO2 → NaHSO3; Na3PO4+ H2O + P2O5 → NaHPO4;
Na3PO4+ H2O + P2O5 → NaH2PO4; Na3PO4+ H2O + P2O5 → NaHPO4 + NaH2PO4.
11. Взаимодействие с бинарными соединениями Ме–неМе и неМе–неМе:
Ca3P2 + H2O → Ca(OH)2 + PH3↑; NF3 + H2O → HNO2 + HF;
Mg3N2 + H2O → Mg(OH)2 + NH3↑; PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl;
CaC2 + H2O →Ca(OH)2 + C2H2; PCl3 + H2O → H2PHO3 + HCl;
Al4C3 + H2O → Al(OH)3 + CH4; P2S5 + H2O → H3PO4 + H2S↑;
12. Взаимодействие с пероксидами, надпероксидами, озонидами:
Na2O2 + H2O(хол.) → NaOH + H2O2; Na2O2 + H2O(гор.) → NaOH + O2.
13. Участие в ОВР:
H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl (Br2); Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3;
P + NaOH + H2O → PH3↑ + NaPH2O2; FeCl2 + O2 + H2O → Fe(OH)Cl2;
K2MnO4 + H2O → MnO2↓ + KMnO4 + KOH;
KMnO4 + Na2SO3 + H2O → MnO2↓ + Na2SO4 + KOH;
Cu(OH)2 + NaClO + H2O + KOH → K[Cu(OH)4] + NaCl;
K2FeO4 + H2O → Fe(OH)3↓ + O2↑ + KOH;
Na2CO3 + Al + H2O → Na[Al(OH)4] + H2↑ + CO2↑;
B + NaOH + H2O → Na[B(OH)4] + H2↑; Si + NaOH + H2O → Na2SiO3 + H2↑;
CrF4 + H2O → Cr(OH)3↓ + H2CrO4 + HF↑ (t)
K2CrO4 + H2O + H2S(Г) → Cr(OH)3↓ + S↓ + KOH
K2CrO4 + H2O + K2S → K3[Cr(OH)6] + S↓ + KOH (в конц. KOH)
K2CrO4 + H2O + KOH + K[Sn(OH)3] → K3[Cr(OH)6] + K2[Sn(OH)6]
K2Cr2O7 + H2O + H2S(Г) → Cr(OH)3↓ + S↓ + KOH
K2Cr2O7 + H2O + K2S → K3[Cr(OH)6] + S↓ + KOH (в конц. KOH)
Cd + NaCN + H2O + O2 → Na2[Cd(CN)4] + NaOH
Ag + KCN + H2O + O2 → K[Ag(CN)2] + KOH
Cu + KCN + H2O → K[CuCN)2] + KOH + H2↑
CuSO4 + H2O → Cu↓ + O2↑ + H2SO4 (электролиз)
[Ni(CO)4] + H2O + O2 → Ni(OH)2↓ + CO2↑
PtF5 + H2O → PtO2↓ + H2[PtF6] + O2↑ + HF (t)
14. Гидролиз солей:
Гидролиз солей (по катиону, аниону, совместный по катиону и аниону, полный)
14.1. По катиону гидролизуются соли, образованные слабыми основанием и сильной кислотой, среда кислая, pH > 7:
1) NH4Cl ↔ NH4+ + Cl–;
NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+;
NH4Cl + HOH ↔ NH4OH + HCl;
2) ZnSO4 ↔ Zn2+ + SO42–;
Zn2+ + HOH ↔ ZnOH+ + H+;
2ZnSO4 + 2HOH ↔ (ZnOH)2SO4 + H2SO4;
3) (NH4)2SO4 ↔ 2NH4+ + SO42–;
NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+;
(NH4)2SO4 + HOH ↔ NH4OH + NH4HSO4;
14.2. По аниону гидролизуются соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, среда щелочная, pH > 7:
1) KCN ↔ K+ + CN–;
CN– + HOH ↔ HCN + OH–;
KCN + HOH ↔ HCN + KOH;
2) Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32–;
CO32– + HOH ↔ HCO– + OH–;
Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH;
14.3. Совместный гидролиз (по аниону и катиону):
CH3COONH4 ↔ CH3COO– + NH4+;
CH3COO– + NH4+ + HOH ↔ CH3COOH + NH4OH, pH = 7;
CH3COONH4 + HOH ↔ CH3COOH + NH4OH;
14.4. Полный гидролиз:
Al2S3 + H2O → Al(OH)3↓ + H2S↑
Сульфиды (Al3+, Cr3+), карбонаты (Al3+, Cr3+, Fe3+) не могут быть получены в водном растворе, т.к. полностью гидролизуются. Ацетаты алюминия и железа (III) полностью гидролизуются при нагревании:
Na2CO3 + AlCl3 + HOH → NaCl + Al(OH)3 + CO2;
CO32– + Al3+ + HOH → Al(OH)3 + CO2;
Cr2(SO4)3 + Na2S + HOH → Cr(OH)3 + H2S + Na2SO4;
Cr3+ + S2– + HOH → Cr(OH)3 + H2S;
(CH3COO)3Al + HOH → Al(OH)3 + CH3COOH(t0)
Силикат аммония не существует в растворе, так как полностью гидролизуется
Na2SiO3 + NH4Cl → NaCl + NH3↑ + H2SiO3↓ SiO32- + NH4+ → NH3↑ + H2SiO3↓
При взаимодействии солей магния, цинка, кадмия, меди (II), свинца (II), марганца(II), кобальта (II), никеля (II) с карбонатами и гидрокарбонатами образуются основные соли (гидроксокарбонаты):
CuCl2 + Na2CO3 + HOH → (CuOH)2CO3 + NaCl + CO2;
Cu2+ + CO32– + HOH → (CuOH)2CO3 + CO2;
CoSO4 + Na2CO3 + HOH → (CoOH)2CO3 + Na2SO4 + CO2;
Co2+ + CO32– + HOH → (CoOH)2CO3 + CO2;
15Образование кристаллогидратов:
CuSO4 + H2O → CuSO4.5H2O;
KOH + H2O → KOHH2O (известны KOH.4H2O, KOH.2H2O);
K2SO4 + Al2(SO4)3 + 24H2O → K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O (KAl(SO4)2.12H2O).
16. Взаимодействие с аммиаком и аминами:
NH3 + H2O ↔ NH3.H2O (NH4OH); CH3NH2 + H2O ↔ (CH3NH3)+OH-.
17. Вода участвует в электролитической диссоциации кислот,оснований,солей:
HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- ;
H2SO4 + H2O ↔ H2O ↔ H3O+ + HSO4- ;
HSO4- + H2O ↔ H3O+ + SO42-.
18. Гидролиз органических веществ:
Гидролиз сложных эфиров, белков, жиров, углеводов, алкоголятов, фенолятов.
C2H5ONa + HOH → C2H5OH + NaOH;
C6H5ONa + HOH ↔ C6H5OH + NaOH;
C12H22O11 + HOH → C6H12O6(глюкоза) + C6H12O6(фруктоза);
(С6Н10О5)n + nHOH → nC6H12O6;
CH3COOC2H5 + HOH ↔ CH3COOH + C2H5OH.
19. Гидратация органических веществ:
Гидратация непредельных углеводородов (этиленовых, ацетиленовых, диеновых). Правило Марковникова. Реакция Кучерова.
C2H4 + H2O → C2H5OH (kat)
C3H6 + H2O → CH3-CH(OH)-CH3 (kat)
C2H2 + H2O → CH3-CHO (kat= Hg2+)
C3H4 + H2O → CH3-CO-CH3 (kat= Hg2+)