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:
2Ag2O = 4Ag + O2
2HgO = 2Hg + O2
4CrO3 = 2Cr2O3 + O2
2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2
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:
2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O
Mn(OH)2 = MnO + H2O
Fe(OH)2 = FeO + H2O
Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Разложение кислот
При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.
Например, кремниевая кислота:
H2SiO3 = H2O + SiO2
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:
H2SO3 = H2O + SO2↑
H2CO3 = H2O + CO2↑
В ЕГЭ по химии эти кислоты стоит 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:
K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3
Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:
2HNO2 = H2O + NO2↑ + NO↑
При нагревании выше 100оС продукты распада несколько отличаются:
3HNO2 = H2O + HNO3↑ + 2NO↑
Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
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 оС разлагается:
NH4Cl → NH3 + HCl
Разложение нитратов
Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.
Например, разложение нитрата калия:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
Видеоопыт разложения нитрата калия можно посмотреть здесь.
Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500 оС:
Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2
Mg(NO3)2 → Mg(NO2)2 + O2
Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2 + O2
Sr(NO3)2 → Sr(NO2)2 + O2
При более сильном нагревании (выше 500оС) нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:
2Ca(NO3)2 → 2CaО + 4NO2 + O2
2Mg(NO3)2 → 2MgО + 4NO2 + O2
2Sr(NO3)2 → 2SrО + 4NO2 + O2
2Ba(NO3)2 → 2BaО + 4NO2 + O2
Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) + нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:
2Cu(NO3)2 → 2CuО + 4NO2 + O2
2Pb(NO3)2 → 2PbО + 4NO2 + O2
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
4LiNO3 → 2Li2O + 4NO2 + O2
Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 + O2
Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270оС оксида азота (I) и воды:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
При более высокой температуре образуются азот и кислород:
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
Разложение карбонатов и гидрокарбонатов
Карбонаты натрия и калия плавятся при нагревании.
Карбонаты лития, щелочноземельных металлов и магния разлагаются на оксид металла и углекислый газ:
Li2CO3 → Li2O + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
Карбонат аммония разлагается при 30оС на гидрокарбонат аммония и аммиак:
(NH4)2CO3 → NH4HCO3 + NH3
Гидрокарбонат аммония при дальнейшем нагревании разлагается на аммиак, углекислый газ и воду:
NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O
Гидрокарбонаты натрия и калия при нагревании разлагаются на карбонаты, углекислый газ и воду:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
2KHCO3 → K2CO3 + H2O + CO2
Гидрокарбонат кальция при нагревании до 100оС разлагается на карбонат, углекислый газ и воду:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
При нагревании до 1200оС образуются оксиды:
Ca(HCO3)2 → CaO + H2O + 2CO2
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:
2MgSO4 → 2MgO + 2SO2 + O2
2CuSO4 → 2CuO + 2SO2 + O2
2BaSO4 → 2BaO + 2SO2 + O2
2Al2(SO4)3 → 2Al2O3 + 6SO2 + 3O2
2Fe2(SO4)3 → 2Fe2O3 + 6SO2 + 3O2
Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:
Ag2SO4 → 2Ag + SO2 + O2
2HgSO4 → 2Hg + 2SO2 + O2
Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов
Эти реакции, скорее всего, в ЕГЭ по химии не встретятся! Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:
2Na2HPO4 → H2O + Na4P2O7
2K2HPO4 → H2O + K4P2O7
2CaHPO4 → H2O + Ca2P2O7
Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).
Разложение сульфитов
Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:
4Na2SO3 → Na2S + 3Na2SO4
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:
NH4Cl → NH3 + HCl
NH4Br → NH3 + HBr
NH4l → NH3 + Hl
NH4H2PO4 → NH3 + H3PO4
Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
Видеоопыт разложения нитрита аммония можно посмотреть здесь.
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O
Разложение перманганата калия
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
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:
KClO4 → KCl + 2O2
