Уравнения термического разложения карбоната 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:

Исчезающий порошок

Карбонат аммония исчезает при нагревании!

Реагенты

Безопасность

Проводите эксперимент на подносе.

Снимите перчатки перед тем, как поджигать свечку.

  • Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
  • Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
  • Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
  • Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
  • Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
  • Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
  • Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
  • Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.
  • В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
  • В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
  • В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
  • В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
  • В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
  • В случае травм всегда обращайтесь к врачу.
  • Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
  • Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
  • Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
  • Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
  • Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
  • Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Во время опыта неприятно пахнет. Это не опасно?

Карбонат аммония разлагается на углекислый газ CO2, воду H2O и аммиак NH3. Аммиак-то мы и слышим! В этом опыте он выделяется в небольших количествах, поэтому такая концентрация безопасна. Кстати, водный раствор аммиака, — нашатырный спирт — известный медикамент, которым выводят из обморочного состояния.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

  1. Поместите свечу в горелку для сухого горючего и подожгите ее.
  2. Накройте горелку пламярассекателем. Сверху положите кусочек фольги.
  3. Насыпьте в центр фольги одну большую ложку карбоната аммония (NH4)2CO3.
  4. Наблюдайте за исчезновением порошка.

Ожидаемый результат

Карбонат аммония разлагается при нагревании на аммиак, углекислый газ и водяной пар. Все три продукта реакции улетают в окружающий воздух, и от порошка ничего не остаётся.

Утилизация

Утилизируйте отходы эксперимента вместе с бытовым мусором.

Что произошло

Что происходит с карбонатом аммония?

Под влиянием высокой температуры происходит разложение карбоната аммония (NH4)2CO3 на составляющие его вещества: аммиак NH3, углекислый газ CO2 и воду H2O:

NH3 и CO2 – это газы. Вода хоть и является жидкостью при комнатной температуре, при нагревании быстро улетучивается в виде водяного пара. Именно поэтому через некоторое время от порошка карбоната аммония остаётся только воспоминание.

Дополнение

Карбонат аммония – неустойчивое вещество. При хранении он постепенно выделяет аммиак, превращаясь в бикарбонат аммония NH4HCO3:

Бикарбонат аммония при термическом разложении ведёт себя точно так же, как карбонат. Только газа в процессе выделяется немного меньше:

Какие ещё твёрдые вещества так себя ведут?

Существует множество твёрдых веществ, способных «улетучиться» при нагревании подобно карбонату аммония. Однако далеко не все они при этом разрушаются.

Дополнение

Многие вещества можно подвергнуть термическому разложению. При этом очень малое количество веществ распадается без образования твёрдого осадка. К примеру, помимо карбоната аммония, с выделением газа разлагается при нагревании щавелевая кислота C2O4H2:

Многие вещества при нагревании плавятся и лишь затем испаряются. Но некоторые соединения способны миновать стадию плавления. Процесс прямого превращения твёрдого вещества в газ без разрушения называется возгонкой. К легковозгоняющимся веществам можно отнести, например, кристаллический йод (I2) и бензойную кислоту (C6H5COOH).

Следует помнить, что в процессах возгонки или термического разложения кислород воздуха не участвует. Если же вещество при нагревании «испаряется» за счёт взаимодействия с кислородом воздуха, то это уже обычная реакция окисления.

Интересный процесс происходит при нагревании хлорида аммония NH4Cl. Под действием высокой температуры он легко разлагается на аммиак NH3 и хлористый водород HCl. Стоит только газам попасть в более холодную зону, как они тут же снова образуют исходное вещество:

Таким образом, процесс термического разложения в данном случае очень хорошо «маскируется» под процесс возгонки.

На примере солей меди рассмотрим реакции, не все продукты термического разложения которых являются летучими.

Теперь понятно, что карбонат аммония лишь одно из множества веществ, с которыми можно проводить опыты по термическому разложению. Выбор именно этого вещества обусловлен его безопасностью для домашних экспериментов.

Развитие эксперимента

Охота на воду

С порошком карбоната аммония можно провести познавательный опыт. Как вы могли узнать из научного описания эксперимента, (NH4)2CO3 разлагается при нагревании на аммиак, углекислый газ и воду:

Вода при нагревании на алюминиевой фольге так же улетучивается. Но её можно поймать! Перед тем, как проводить опыт, возьмите химический стакан из стартового набора. Убедитесь, что он чистый и сухой. Выполните первые 3 пункта из инструкции к эксперименту. Сразу после того, как вы высыплете карбонат аммония на фольгу, аккуратно поставьте стакан дном вверх на фольгу так, чтобы весь (NH4)2CO3 оказался «внутри» стакана. Внимательно наблюдайте за дном стакана. Со временем там появятся маленькие капельки жидкости – это вода!

Дело в том, что вода, испаряясь при нагревании, устремляется вверх и встречает на своём пути холодное дно стакана. Оно выступает фактически в роли ловушки для воды. В такой ситуации ей ничего другого не остаётся, кроме как конденсироваться, образовывая капельки.

Это интересно

Где используют карбонат аммония?

Из-за свойства полностью разлагаться при нагревании с выделением газа, карбонат аммония (NH4)2CO3 широко используется в пищевой промышленности. В общей классификации пищевых добавок он обозначается как E503 и разрешён к использованию практически во всём мире. Мы все привыкли называть его разрыхлителем теста. Многие сотни лет для выпечки пышной пористой сдобы использовались дрожжи. Затем на помощь поварам пришёл винный камень (смесь солей винной кислоты). Наши мамы и бабушки привыкли использовать для выпечки обыкновенную пищевую соду Na_HCO3. Современные рецепты большинства видов печенья, кексов и пирогов включают именно карбонат аммония. Основным его преимуществом перед всеми остальными разрыхлителями является то, что в процессе выпекания он полностью испаряется, не влияя на конечный вкус продукта.

Пищевая промышленность – не единственная сфера применения карбоната аммония. Большое его количество используется как сырье для получения сульфата аммония (NH4)2SO4 из гипса CaSO4:

Полученный в результате сульфат аммония используется как азотно-серное удобрение, которое помогает растениям быстро расти, не насыщая при этом почву вредными для здоровья нитратами.

Как получают карбонат аммония?

Наблюдаемый в эксперименте процесс полностью противоположен получению карбоната аммония в промышленных масштабах. Для синтеза этой соли используют смесь аммиака, углекислого газа и водяного пара, которые сперва нагревают вместе, а затем быстро охлаждают продукты реакции, основным компонентом которой является карбонат аммония:

Подпишитесь на наборы MEL Chemistry и проведите эти опыты у себя дома!

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e0ae2aabfb49717 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare


источники:

http://melscience.com/RU-ru/chemistry/experiments/disappearing-powder/

http://gomolog.ru/reshebniki/9-klass/zadachnik-kuznecova-2020/6-36.html