Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич (читать книги онлайн бесплатно полностью без .txt) 📗

KCN + H₂O ↔ HCN + КОН.

Продукт гидролиза — гидроксид калия — вступал в реакцию взаимодействия с CO₂:

KOH + CO₂ = KHCO₃,

а легколетучий циановодород HCN выделялся в газообразном состоянии. Общая реакция взаимодействия KCN с воздухом:

KCN + H₂O + CO₂ = KHCO₃ + HCN↑.

Добавим, что HCN в воздухе постепенно окислялся:

4HCN + 5O₂ = 2Н₂O + 4СO₂↑ + 2N₂↑

и терял свою токсичность, а кислород воздуха действовал на оставшийся цианид калия и медленно превращал его в цианат калия:

2KCN + O₂ = 2KNCO.

Если бы воздух был слишком влажен, то в присутствии большого количества влаги могла бы произойти еще одна реакция, обусловленная разрывом связей углерод — азот в цианид-ионах:

KCN + 2Н₂O = HCOOK + NH₃↑

с получением формиата калия HCOOK и аммиака NH₃.

6.3. ТАЙНА ЗОЛОТОГО КОЛЬЦА

У работницы химического цеха соскочило с пальца золотое кольцо и упало в аппарат с раствором цианида натрия NaCN. Сразу достать его не удалось, а на следующий день кольца в аппарате не нашли. Куда оно исчезло?

Золото взаимодействует с цианидом натрия в водном растворе в присутствии кислорода воздуха, превращаясь в дицианоаурат натрия:

4Au + 8NaCN + 2Н₂O + O₂ = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH.

Дицианоаурат натрия — хорошо растворимое бесцветное кристаллическое вещество. Приведенная реакция и является причиной исчезновения кольца.

В 1844 г. русский инженер Багратион (см. 5.22) предложил использовать эту реакцию для извлечения золота из бедных месторождений. После обработки золотоносной породы водным раствором NaCN с продувкой воздуха получают раствор Na[Au(CN)₂], в который затем добавляют избыток цинковой пыли:

2Na[Au(CN)₂] + Zn = Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au↓.

Осадок смеси золота и цинка промывают разбавленной хлороводородной кислотой, переводящей цинк в хлорид цинка:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑.

После удаления раствора и промывки осадок представляет собой чистое золото (см. 10.13).

6.4. НЕЗАДАЧЛИВЫЙ ЛАБОРАНТ

У начинающего лаборанта приключилась целая серия неудач: поставил он в сушильный шкаф вещество, включил нагрев… приходит, открывает шкаф, а там — пустая чашка, вещества как не бывало. Решил он перекристаллизовать соль, стал добавлять ее к кипящей воде, израсходовал все запасы соли, а насыщенного раствора так и не получил. Стал охлаждать раствор, но кристаллы так и нс выпали. Отчаявшись, выпарил раствор досуха и… увидел пустую чашку.

Вещество, без остатка разложившееся в сушильном шкафу, — это, вероятно, был гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃, который даже при комнатной температуре разлагается, а все продукты его разложения газообразны:

NH₄HCO₃ = NH₃↑ + H₂O↑ + CO₂↑.

Особенно быстро идет разложение в присутствии следов влаги и при нагревании (см. 5.4).

Соль, которую не удалось перекристаллизовать, — нитрит аммония NH₄NO₂. При нагревании раствора этого вещества в воде идет разложение:

NH₄NO₂ = N₂↑ + 2Н₂О↑.

Эту реакцию используют в лаборатории для получения чистого азота. Правда, для того чтобы избежать возможного перегрева и взрыва, к нитриту аммония добавляют хлорид аммония NH₄Cl (см. 5.3).

Между прочим, в кипящей воде разложение нитрита аммония с выделением газообразного азота может пройти незамеченным.

6.5. КАРБОНАТ ИЛИ КАРБАМИНАТ?

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.