Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич. Страница 75
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.