Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами.

1. Сплавление амфотерных гидроксидов с твердыми щелочами:

a. Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2Zn02 + 2H2O (цинкат натрия);

b. Аl(0Н)3 + NaOH = NaAlO2 + 2Н2О (метаалюминат натрия) или

Аl(0Н)3 + 3NaOH = Na3Al03 + ЗН2О (ортоалюминат натрия).

2. При взаимодействии амфотерных гидроксидов с избытком растворов щелочей образуются гидроксокомплексные соединения:

a. Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)

Zn(OH)2 + 20Н- = [Zn(OH)4]2-;

b. Sn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Sn(OH)4] (тетрагидроксостаннит натрия)

Sn(OH)2 + 2OH2- = [Sn(OH)4]2-;

c. Pb(OH)2 + 2NaOH=Na2[Pb(OH)4] (тетрагидроксоплюмбит натрия)

Pb(OH)2 + 2OH2- = [Pb(OH)4]2-;

3. В зависимости от концентрации растворов щелочи и соотношения реагентов гидроксид алюминия может образовать два гидроксокомплекса:

d. Аl(0Н)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалгоминат натрия)

Аl(0Н)3 + ОН- = [Аl(ОН)4];

и Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6] (гексагидроксоалюминат натрия)

Аl(0Н)3 + ЗОН- = [Аl(ОН)6]3-;

e. Cr(ОН)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6] (гексагидроксохромит натрия)

Cr(ОН)3 + ЗОН- = [Cr(ОН)6]3-.

Получение оснований

Основания получают разными способами.

1. Получение растворимых оснований:

a. Взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

МЕТАЛЛ + Н2О = РАСТВОРИМОЕ ОСНОВАНИЕ(ЩЕЛОЧЬ) + Н2.

Например:

2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2.

b. Взаимодействием оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

Например:

Na2O + Н2О = 2NaOH;

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2;

СаО + H2O = Ca(OH)2.

2. Получение нерастворимых оснований действием щелочей на растворимые соли металлов.

РАСТВОР ЩЕЛОЧИ + РАСТВОР СОЛИ = НЕРАСТВОРИМОЕ ОСНОВАНИЕ + СОЛЬ.

Например:

2NaOH + FeSO4 = Fe(OH)2↓ + Na2SO4

Fe2+ + 2OН = Fe(OH)2

Na2CO3 + Ba(OH)2 = 2NaOH + BaСО3

CO32- + Ba2+ = BaСО3↓.

Кислоты

Кислоты ― сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.

Общая формула: Hn(КО)n- или Hn(Ас)n- (КО и Ас ― кислотный остаток).

Физические свойства кислот

Кислоты бывают твердыми (например, ортофосфорная кислота Н3РО4, борная кислота Н3ВО3, йодная кислота НIO4) и жидкими (например, серная кислота H2SO4, азотная кислота HNO3). Большинство кислот растворяется в воде.

Некоторые кислоты являются растворами газов в воде (например, хлороводородная кислота HCl, сероводородная кислота H2S).

Химические свойства кислот

Общие свойства кислот в водных растворах обусловлены присутствием ионов Н+, которые образуются в результате электролитической диссоциации молекул кислот:

Hn(КО)mn- ↔ nН+ + mКОn-.

Кислоты одинаково изменяют цвет индикаторов (см. "Электролитическая диссоциация воды. рН раствора").

Кислоты взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). (См. "Основания".) Если в реакциях нейтрализации участвуют многоосновные кислоты или многокислотные основания, то продуктами реакции могут быть не только средние соли, но и кислые или основные.

Например:

Н3РО4 + 3NaOH ↔ Na3PO4 + ЗН2О

H3PO4 + ЗОН- ↔ PO43- + 3H2O;

Н3РО4 + 2NaOH ↔ Na2HPO4 + 2Н2О

Н3РО4 + 2ОН- ↔ HPO42- + 2Н2О;

Н3РО4 + NaOH ↔ NaH2PO4 + Н2О

Н3РО4 + ОН- ↔ Н2РО4- + Н2О;

2НCl + Сu(ОН)2 ↔ СuCl2 + 2Н2О

+ + Сu(ОН)2 ↔ Сu2+ + 2Н2О;

НCl + Сu(ОН)2 ↔ CuOHCl + Н2О

Н+ + Cu(OH)2 ↔ CuOH+ + Н2О.

Кислоты взаимодействуют с основными оксидами с образованием соли и воды.

КИСЛОТА + ОСНОВНОЙ ОКСИД = СОЛЬ + Н2О.

Например:

2НCl + СаО = СаCl2 + Н2О

+ + СаО = Са2+ + Н2О;

3H2SO4 + Fe2O3 = Fe2(SO4)3 + ЗН2О

+ + Fe2O3 = 2Fe3+ + 3Н2О.

Кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами с образованием соли и воды.

КИСЛОТА + АМФОТЕРНЫЙ ОКСИД = СОЛЬ + Н2О.

Например:

2HNO3 + ZnO = Zn(NO3)2 + Н2О;

2H+ + ZnO = Zn2+ + Н2О.

Кислоты взаимодействуют с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды.

КИСЛОТА + АМФОТЕРНЫЙ ГИДРООКСИД = СОЛЬ + Н2О.

Например:

3HCl + Cr(ОН)3 = CrCl3 + 3Н2О;

3H+ + Cr(ОН)3 = Cr3+ + ЗН2О.

Кислоты взаимодействуют с некоторыми нормальными солями с образованием новой соли и новой кислоты. Эти реакции возможны в том случае, если в результате образуется нерастворимая соль или более слабая кислота, чем исходная.

КИСЛОТА + СОЛЬ = СОЛЬ + КИСЛОТА.

Например:

НCl + AgNO3 = AgCl + HNO3;

Cl- + Ag+ = AgCl↓.

2НСl + Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3;

2H+ + CO32- = H2O + CO2↓.

Кислоты взаимодействуют с металлами. Характер продуктов этих реакций зависит от природы и концентрации кислоты и от активности металла. Активность металла определяется его положением в электрохимическом ряду напряжений :

Li, К, Ва, Са, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Pb, H, Сu, Ag, Hg, Pt, Аu.

В этом ряду активность металлов уменьшается слева направо.

Разбавленная серная кислота H2SO4, хлороводородная кислота HCl и другие взаимодействуют с металлами, которые находятся в электрохимическом ряду напряжений левее водорода. В результате реакции образуются соль и газообразный водород.

Например:

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + Н2

+ + Zn = Zn2+ + Н2;

2НСl + Mg = MgCl2 + Н2.

Указанные кислоты не взаимодействуют с металлами, которые находятся в электрохимическом ряду напряжений правее водорода. Например: Ag + НCl ≠.

Концентрированная серная кислота H2SO4 и азотная кислота HNO3 любой концентрации являются кислотами-окислителями и проявляют особые свойства в реакциях с металлами.

Получение кислот

Бескислородные кислоты получают путем их синтеза из простых веществ и последующим растворением полученного продукта в воде.

НЕМЕТАЛЛ + Н2 = ВОДОРОДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕМЕТАЛЛА,

где неметаллы: F2, Cl2, Вг2, I2, S, Se.

Н2 + Сl2 = 2НСl.

Оксокислоты получают взаимодействием кислотных оксидов с водой.

КИСЛОТНЫЙ ОКСИД + Н2О = ОКСОКИСЛОТА.

SO3 + Н2О = H2SO4.

Большинство кислот можно получить взаимодействием солей с кислотами.

СОЛЬ + КИСЛОТА = СОЛЬ + КИСЛОТА.

2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4;

крист. конц.

Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiO3 + Na2SO4.

Этот способ используется для получения летучих и труднорастворимых кислот.

Соли

Соли ― сложные вещества, молекулы которых состоят из ионов металла и ионов кислотного остатка.

Общая формула нормальных солей MenКОm или Men(Ас)m (где КО и Ас ― кислотный остаток).

Ионы металла будут положительными и простыми, а ионы кислотных остатков будут отрицательными, а по составу ― и простыми (остатки бескислородных кислот), и сложными (остатки кислородных кислот).

Физические свойства солей

Большинство солей ― твердые вещества белого цвета: KNO3, KCl, NaCl, BaSO4 и др. Некоторые соли имеют окраску. Например, дихромат калия К2Сг2O7 ― оранжевого, хромат калия К3СгO4 ― желтого, сульфат никеля (II) NiSO4 ― зеленого, хлорид кобальта (III) СOСl3 ― розового, сульфид меди (II) CuS ― черного цвета.

По растворимости в воде соли делятся на растворимые в воде (р), малорастворимые в воде (м) и нерастворимые (н). Растворимость в воде важнейших солей указана в таблице растворимости.

Химические свойства солей

Растворимые соли в водных растворах диссоциируют на ионы:

средние соли диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков:

КСl = К+ + Сl-;

NaCN = Na+ + CN-;

Ва(СН3СОО)2 = Ba2+ + 2СН3СОСl;

кислые соли диссоциируют на катионы металла и сложные анионы:

KHSO4 = К+ + HSO4-;

NaH2PO4 = Na+ + Н2РО4-;

Na3HPO4 = 2Na+ + HPO42-;

основные соли диссоциируют на сложные катионы и анионы кислотных остатков:

AlОН(СН3СОО)2 = AlOН2+ + 2СН3СОO-;

Al(ОН)2СН3СОО = Al(0Н)2+ + СН3СОО-;

Соли взаимодействуют с металлами с образованием новой соли и нового металла. Данный металл может вытеснять из растворов солей только те металлы, которые находятся правее его в электрохимическом ряду напряжений.

Ме(1) + Соль(1) = Ме(2) + Соль(2),

где Ме(1) ― более активный металл, чем Ме(2).

Например:

Реакция взаимодействия раствора сульфата меди (II) с металлическим железом идет с выделением металлической меди:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Сu;

Cu2+ + SO42-+ Fe0 = Fe2+ + SO42 + Cu0;

Cu2+ + Fe0 = Fe2+ + Cu0.

Железо вытесняет медь из раствора соли меди, потому что железо ― более активный металл, чем медь.

Растворы солей взаимодействуют со щелочами с образованием новой соли и нового основания. Реакция возможна, если образующееся основание или образующаяся соль выпадают в осадок.

РАСТВОР СОЛИ + РАСТВОР ЩЕЛОЧИ = НОВАЯ СОЛЬ + НОВОЕ ОСНВАНИЕ.

Например:

FeCl3 + 3КОН = Fe(OH)3 + 3KCl;

Fe3+ + 3Сl- + 3К+ + 3ОН- = Fe(OH)3 + 3К+ + 3Сl-;

Fe3+ + 3ОН- = Fe(OH)3.

К2СО3 + Ва(ОН)2 = ВаСО3 + 2КОН;

+ + СО32- + Ва2+ + 2ОН- = ВаСО3+ 2К+ + 2ОН-;

Ва2+ + СО32- = ВаСО3.

Соли взаимодействуют с кислотами с образованием новой более слабой кислоты или новой нерастворимой соли.

СОЛЬ + КИСЛОТА = СОЛЬ + КИСЛОТА.

Например:

ВаСl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl;

Ва2+ + 2Сl- + 2Н+ + SO42- = BaSO4 + 2H+ + 2Сl-;

Ва2+ + SO42- = BaSO4.

2СО3 + 2НСl = 2NaCl+ H2CO3 (CO2 + H2O).

При взаимодействии соли с кислотой, образующей данную соль, получается кислая соль (это возможно в том случае, если соль образована многоосновной кислотой).

Например:

Na2S + H2S = 2NaHS;

2Na+ + S2-+ H2S = 2Na+ + 2HS-;

S2- + H2S = 2HS-.

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2;

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-.

Соли могут взаимодействовать между собой с образованием новых солей, если одна из солей выпадает в осадок.

СОЛЬ(1) + СОЛЬ(2) = СОЛЬ(3) + СОЛЬ(4).

Например:

AgNO3 + KCl = AgCl + KNO3;

Ag+ + NO3- + K+ + Сl- = AgCl + K+ + NO3-.

Многие соли разлагаются при нагревании. Ниже приводятся лишь отдельные примеры:

MgCO3 = MgO + CO2;

2NaNO3 = 2NaNO2 + О2.

Основные соли взаимодействуют с кислотами с образованием средних солей и воды.

ОСНОВНАЯ СОЛЬ + КИСЛОТА = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + Н2О.

Например:

CuOHCl + НСl = CuCl2 + Н2О;

CuOH+ + Н+ = Cu2+ + Н2О.

Fe(OH)2NO3 + HNO3 = FeOH(NO3)2 + Н2О;

Fe(OH)2+ + Н+-FeOH2+ + Н2О;

FeOH(NO3)2 + HNO3 = Fe(NO3)3 + H2O;

FeOH2+ + H+ = Fe3+ + H2O.

Кислые соли взаимодействуют с растворимыми основаниями (щелочами) с образованием средних солей и воды.

КИСЛАЯ СОЛЬ + РАСТВОРИМОЕ ОСНОВАНИЕ (ЩЕЛОЧЬ) = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + Н2О.

Например:

NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O;

HSO3-+ ОН- = SO2- + H2O.

КН2РО4 + КОН = К2НРО4 + Н2О;

Н2РО4- + ОН- = НРО42- + Н2О;

К2НРО4 + КОН = К3РО4 + Н2О;

НРО42- +ОН- = РО43- + Н2О.

Получение солей

Все способы получения солей основаны на химических свойствах важнейших классов неорганических соединений. Десять классических способов получения солей представлены в таблице. Рассмотрим их на конкретных примерах (порядок рассмотрения соответствует номерам в таблице).

Наши рекомендации