Wodorek to po prostu połączenie dowolnego pierwiastka z wodorem, ale w zadaniach wychodzi z tego cała paleta: hydrolizy, reakcje z kwasami, silne redoksy i entalpie. Wodór potrafi być tu i +I, i −I, więc trzeba uważać. Wybrałem cztery zadania: dwa na uzgadnianie równań i dwa obliczeniowe (jedno z prawa Hessa). Lecimy.
O czym warto pamiętać
W wodorkach jonowych (litowce, berylowce) wodór ma −I i jest silnym reduktorem, dlatego takie wodorki gwałtownie reagują z wodą, wypierając H2. W wodorkach niemetali wodór ma zwykle +I. Przy reakcjach z wodą czy kwasami pomaga potraktować je jak wymianę: rozpisz reagenty na jony (do brudnopisu) i zobacz, co z czym się łączy.
Fosforowodór (fosfina) PH3 otrzymuje się m.in. przez hydrolizę fosforków, czyli dwuskładnikowych połączeń fosforu z aktywnymi metalami. Zapisz równanie otrzymywania PH3 z fosforku wapnia Ca3P2.
Pokaż rozwiązanie
W fosforku fosfor ma −III (jak w PH3), a wapń +II. To hydroliza (nie redoks), więc stopnie utlenienia się nie zmieniają. Fosfor łączy się z wodorem w PH3, a wapń z grupami OH w wodorotlenek:
Sprawdzenie: Ca 3 = 3, P 2 = 2, O po lewej 6, po prawej 6, H po lewej 12, po prawej 6 (PH3) + 6 (OH) = 12. Gra.
Wodorek arsenu(III), czyli AsH3, potraktowano stężonym kwasem azotowym(V). Produktem jest kwas arsenowy(V) H3AsO4. Zapisz równanie tej reakcji (pamiętaj, że stężony HNO3 redukuje się do NO2).
Pokaż rozwiązanie
Arsen w AsH3 ma −III, a w H3AsO4 ma +V, czyli utlenia się i oddaje 8 e. Azot w HNO3 redukuje się +V ⟶ +IV (NO2), przyjmując 1 e na atom. Żeby zebrać 8 e, potrzeba 8 cząsteczek HNO3 pełniących rolę utleniacza:
Sprawdzenie: As 1 = 1, N 8 = 8, H po lewej 3 + 8 = 11, po prawej 3 + 8 = 11, O po lewej 24, po prawej 4 + 16 + 4 = 24. Bilans elektronów: As oddaje 8 e, 8 atomów N przyjmuje 8 e. Gra.
Azotek litu Li3N pochłania wodór, tworząc amidek litu LiNH2 i wodorek litu LiH. Oblicz maksymalną objętość wodoru (w warunkach normalnych), jaką można zmagazynować w 1,000 kg azotku litu. Przyjmij masy molowe: Li 6,94; H 1,008; N 14,01 g/mol.
Pokaż rozwiązanie
Najpierw równanie. Li3N wiąże wodór, dając LiNH2 i LiH:
Sprawdzenie: Li 3 = 3, N 1 = 1, H po lewej 4, po prawej 2 (LiNH2) + 2 (LiH) = 4. Gra.
Masa molowa Li3N = 3·6,94 + 14,01 = 20,82 + 14,01 = 34,83 g/mol. Liczba moli w 1000 g: n = 1000 / 34,83 = 28,71 mola. Ze stechiometrii na 1 mol azotku przypadają 2 mole H2, czyli 2·28,71 = 57,42 mola wodoru.
Objętość: V = 57,42 · 22,4 = 1286 dm3.
Podczas termicznego rozkładu wodorków krzemu powstaje produkt przejściowy SiH2. Oblicz entalpię tworzenia SiH2 (reakcja Si + H2 ⟶ SiH2), mając dane:
(2) SiH4 ⟶ SiH2 + H2, ΔH2 = 239,7 kJ/mol
(3) 2Si + 3H2 ⟶ Si2H6, ΔH3 = 80,3 kJ/mol
Pokaż rozwiązanie
Składamy reakcję docelową Si + H2 ⟶ SiH2 z podanych, dobierając mnożniki tak, by niepotrzebne substancje się skróciły. Bierzemy: ½ reakcji (3), ½ reakcji (1) i całą reakcję (2):
½(1): ½Si2H6 + ½H2 ⟶ SiH4
(2): SiH4 ⟶ SiH2 + H2
Po dodaniu stronami skracają się ½Si2H6 oraz SiH4, a wodór wychodzi na Si + H2 ⟶ SiH2. Entalpie sumujemy z tymi samymi mnożnikami:
ΔHx = 40,15 − 5,85 + 239,7 = 274,0 kJ/mol.
Wodorki, wodorki, wodorki…
Raz wodór jest +I, raz −I, a Ty i tak wiesz, co się redukuje.
Hydrolizy, redoksy, entalpie, wodorki jonowe i cząsteczkowe, wszystko po kolei: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o wodorkach. W kursie jest tego znacznie więcej: podział na wodorki jonowe, cząsteczkowe i metaliczne, charakter kwasowo-zasadowy, temperatury wrzenia i wiązania wodorowe oraz pełen zestaw zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.