Уравнение термического разложения сульфата аммония

Реакции разложения

При выполнении различных заданий ЕГЭ по химии (например, задачи 34 или задания 32 «мысленный эксперимент») могут пригодиться знания о том, какие вещества при нагревании разлагаются и как они разлагаются.

Рассмотрим термическую устойчивость основных классов неорганических веществ. Я не указываю в условиях температуру протекания процессов, так как в ЕГЭ по химии такая информация, как правило, не встречается. Если возможны различные варианты разложения веществ, я привожу наиболее вероятные, на мой взгляд, реакции.

Разложение оксидов

При нагревании разлагаются оксиды тяжелых металлов:

2HgO = 2Hg + O₂

Разложение гидроксидов

Как правило, при нагревании разлагаются нерастворимые гидроксиды. Исключением является гидроксид лития, он растворим, но при нагревании в твердом виде разлагается на оксид и воду:

2LiOH = Li₂O + H₂O

Гидроксиды других щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Гидроксиды серебра (I) и меди (I) неустойчивы:

2AgOH = Ag₂O + H₂O

2CuOH = Cu₂O + H₂O

Гидроксиды большинства металлов при нагревании разлагаются на оксид и воду.

В инертной атмосфере (в отсутствии кислорода воздуха) гидроксиды хрома (III) марганца (II) и железа (II) распадаются на оксид и воду:

Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:

Разложение кислот

При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.

Например , кремниевая кислота:

Некоторые кислоты неустойчивы и подвергаются разложению в момент образования. Большая часть молекул сернистой кислоты и угольной кислоты распадаются на оксид и воду в момент образования:

В ЕГЭ по химии лучше эти кислоты записывать в виде оксида и воды.

Например , при действии водного раствора углекислого газа на карбонат калия в качестве реагента мы указываем не угольную кислоту, а оксид углерода (IV) и воду, но подразумеваем угольную кислоту при этом:

Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:

При нагревании выше 100 о С продукты распада несколько отличаются:

Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:

Разложение солей

Разложение хлоридов

Хлориды щелочных, щелочноземельных металлов, магния, цинка, алюминия и хрома при нагревании не разлагаются.

Хлорид серебра (I) разлагается под действием света:

2AgCl → Ag + Cl₂

Хлорид аммония при нагревании выше 340 о С разлагается:

Разложение нитратов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.

Например , разложение нитрата калия:

Видеоопыт разложения нитрата калия можно посмотреть здесь.

Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500 о С:

При более сильном нагревании (выше 500 о С) нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:

Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) + нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:

Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до металла, диоксида азота и кислорода:

Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270 о С оксида азота (I) и воды:

При более высокой температуре образуются азот и кислород:

Разложение карбонатов и гидрокарбонатов

Карбонаты натрия и калия плавятся при нагревании.

Карбонаты лития, щелочноземельных металлов и магния разлагаются на оксид металла и углекислый газ:

Карбонат аммония разлагается при 30 о С на гидрокарбонат аммония и аммиак:

Гидрокарбонат аммония при дальнейшем нагревании разлагается на аммиак, углекислый газ и воду:

Гидрокарбонаты натрия и калия при нагревании разлагаются на карбонаты, углекислый газ и воду:

Гидрокарбонат кальция при нагревании до 100 о С разлагается на карбонат, углекислый газ и воду:

При нагревании до 1200 о С образуются оксиды:

Разложение сульфатов

Сульфаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Сульфаты алюминия, щелочноземельных металлов, меди, железа и магния разлагаются до оксида металла, диоксида серы и кислорода:

Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:

Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов

Эти реакции, скорее всего, в ЕГЭ по химии не встретятся! Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:

Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).

Разложение сульфитов

Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:

Разложение солей аммония

Некоторые соли аммония, не содержащие анионы кислот-сильных окислителей, обратимо разлагаются при нагревании без изменения степени окисления. Это хлорид, бромид, йодид, дигидрофосфат аммония:

Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:

Видеоопыт разложения нитрита аммония можно посмотреть здесь.

Разложение перманганата калия

Разложение хлората и перхлората калия

Хлорат калия при нагревании разлагается до перхлората и хлорида:

4KClO₃ → 3KClO₄ + KCl

При нагревании в присутствии катализатора (оксид марганца (IV)) образуется хлорид калия и кислород:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Перхлорат калия при нагревании разлагается до хлорида и кислорода:

Сульфат аммония (сернокислый аммоний)

P

K

Ca

Mg

Микроэлементы, %

Sе

Ag

B

Mo

Mn

Cu

Zn

Co

I

V

Сульфат аммония – удобрение, вносится в качестве основного под различные культуры. Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический – серый, синеватый или красноватый. Удобрение малогигроскопичное и при нормальных условиях хранения практически не слеживается, сохраняя хорошую рассеиваемость. [2]

Содержание:

Физические и химические свойства

Сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ – бесцветные кристаллы, плотность – 1,766 г/см 3 . При температуре выше +100°C разлагается с выделением аммиака NH₃и образованием сначала NH₄HSO₄, а впоследствии (NH₄)₂S₂O₇ и сульфаниловой кислоты.

Растворимость в воде: при 0°C – 70,5 г/100 г, при +25°C – 76,4 г/100 г, при +100°C – 101,7 г/100 г. Окисляется до N₂ под действием сильных окислителей, например, марганцевокислого калия KMnO₄. [8]

Сульфат аммония содержит:

• азота по массовой доле в пересчете на сухое вещество – не менее 21 %;
• воды – 0,2 %;
• серной кислоты – не более 0,03 %.

Фракционный состав удобрения:

• массовая доля фракции размером более 0,5 мм – не менее 80 %;
• менее 6 мм – 100 %.

Массовая доля остатка, не растворимого в воде, не превышает 0,02 %. [3]

Удобрения , содержащие Сульфат аммония

Применение

Сельское хозяйство

Сульфат аммония в сельском хозяйстве используют как основное удобрение под различные культуры. [8]

Промышленность

Сульфат аммония в химической промышленности используют как компонент осадительной ванны при формировании вискозного волокна. В стекольной промышленности – в качестве добавки к стекольной шихте для улучшения ее плавкости. [8]

Схема реакции

Схема реакции обменных процессов между сульфатами аммония и катионами почвенного поглощающего комплекса (ППК), согласно: [9]

Поведение в почве

При внесении в почву сульфат аммония быстро растворяется, и значительная часть катионов NH₄ + входит в почвенно-поглощающий комплекс. Одновременно в почвенный раствор переходит эквивалентное количество вытесненных катионов. При этом ион аммония теряет подвижность. Это устраняет опасность его вымывания при промывном режиме почв.

Находясь в обменно-поглощенном состоянии, ионы аммония хорошо усваиваются растениями. (Изображение)

Вследствие нитрификации аммонийный азот переходит в нитратную форму. Скорость перехода аммонийного азота в нитратный зависит от необходимых для нитрификации условий: температуры, аэрации, влажности, биологической активности и реакции почвы. Одним из основных факторов, влияющим на скорость нитрификации, является степень окультуренности почв.

Переувлажнение и повышенная кислотность почв тормозят нитрификацию. Известкование кислых почв значительно ускоряет этот процесс. После превращения аммонийного азота в нитратный он приобретает все свойства нитратных удобрений. В результате процесса нитрификации в почве образуется азотная кислота и освобождается серная кислота.

В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса.

Нейтрализация минеральных кислот сопровождается использованием бикарбонатов почвенного раствора и вытеснением оснований из ППК водородом. Это ослабляет буферную способность почв и повышает их кислотность.

Однократное внесение сульфата аммония может и не повлиять на реакцию почвы. При систематическом использовании данного удобрения почвенная среда может значительно подкислиться. Степень подкисления увеличивается при меньшей буферной способности почв. [9]

Соли аммония. Общая характеристика. Химические свойства.

Соли аммония.

Аммоний, NH ₄ + это положительно — заряженный многоатомный ион, который образуется при протонировании (перенос протона от кислоты к основанию) аммиака (NH₃) .

Ион аммония образуется, когда аммиак, слабое основание, реагирует с кислотами Бренстеда (доноры протонов):

Однако, будучи слабокислым, реагирует с основаниями Бренстеда , возвращаясь к незаряженной молекуле аммиака:

Таким образом, обработка концентрированных растворов солей аммония сильным основанием дает аммиак.

Когда аммиак растворяется в воде, его небольшое количество превращается в ионы аммония:

• Степень, до которой аммиак образует ион аммония, зависит от рН раствора:

— если pH низкий, равновесие смещается вправо: больше молекул аммиака превращается в ионы аммония.

— если pH высокий, равновесие сдвигается влево: ион гидроксида отнимает протон от иона аммония, образуя аммиак.

Важно! Все соли аммония растворимы в воде, кроме гексахлороплатината аммония (раньше использовалось в качестве теста на NH₄ + )

Наибольшее значение среди солей аммония в промышленности имеют хлорид аммония (NH₄Cl), сульфат аммония ((NH₄)₂SO₄), нитрат аммония (NH₄NO₃), характеристики которых мы сегодня и пройдем.

Хлорид аммония, NH₄Cl (аммиачная соль) — белое кристаллическое твердое вещество. хорошо растворим в воде (37%), образует слегка кислый раствор ; испаряется без плавления при 340 ° C с образованием равных объемов аммиака и хлористого водорода.

Уровень опасности: раздражающее средство

• Его основное применение — подача азота в удобрениях и в качестве электролита в сухих элементах

• Также широко используется в качестве компонента флюсов для цинкования, лужения и пайки для удаления оксидных покрытий с металлов и, тем самым, улучшения адгезии припоев.

• Он является компонентом многих патентованных лекарств от простуды и средств от кашля благодаря своей эффективности в качестве отхаркивающего средства,

• В ветеринарной медицине его используют для профилактики мочекаменной болезни у коз, крупного рогатого скота и овец.

3) С щелочами (Ме АІ):

4) С щелочами (Ме АІІ):

5) С нерастворимыми основаниями:

6) C основаниями (комплексообразующими):

8) С солями летучих кислот:

9) С оксидами малоактивных Ме:

10) С оксидами активных Ме:

Сульфат аммония (диаммониевая соль серной кислоты) — белое, твердое вещество, без запаха, хорошо растворяется в воде (103,8 гр в 100 гр воды при 100° С), легко впитывает воду (если подвергается воздействию влажного воздуха, образует «струпья» на влажных поверхностях ); температура плавления — выше 280° С; используется в процессе фракционирования (разделения) белков.

Уровень опасности: окислитель, раздражающее средство, экологически опасен

• Сульфат аммония широко распространен в качестве пищевой добавки E517 (регулятор кислотности в хлебе), благодаря активации дрожжей

• (NH₄)₂SO₄ используется в качестве удобрения для щелочных почв ( при внесении во влажную почву выделяется NH ₄ + , что создает небольшое количество кислоты, которая снижает рН баланс почвы, а также способствует выделению азота, который помогает росту растений)

• Наконец, он играет важную роль в разработке вакцин во время процесса очистки. Вакцина DTap , которая защищает детей от дифтерии, столбняка и коклюша, использует для этой цели сульфат аммония.

Нитрат аммония, NH₄NO₃ (аммиачная селитра, аммониевая соль азотной кислоты ) — бесцветное кристаллическое вещество (температура плавления 169,6 ° C); хорошо растворим в воде.

Уровень опасности: окислитель (взрывчатое вещество), раздражающее вещество

• Нагревание водного раствора разлагает соль до закиси азота (веселящий газ):

Поскольку твердая аммиачная селитра может подвергаться взрывному разложению при нагревании в замкнутом пространстве, на ее транспортировку и хранение были наложены государственные стандарты.

• Товарный сорт содержит около 33,5% азота, причем все они находятся в формах, пригодных для использования растениями; это наиболее распространенный азотный компонент искусственных удобрений.

• Аммиачная селитра также используется для изменения скорости детонации других взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин (в так называемых аммиачных динамитах ), или в качестве окислителя в аммоналах , которые представляют собой смеси нитрата аммония и порошкообразного алюминия.

• Применяется в качестве питательного вещества при производстве антибиотиков и дрожжей.

NH₄NO ₃