Как образуются нерастворимые в воде основания составьте соответствующие уравнения

Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:

Классификация неорганических веществ

Основания – сложные вещества, которые состоят из катиона металла Ме⁺ (или металлоподобного катиона, например, иона аммония NH₄⁺) и гидроксид-аниона ОН^—.

По растворимости в воде основания делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые основания. Также есть неустойчивые основания, которые самопроизвольно разлагаются.

Получение оснований

1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:

основный оксид + вода = основание

Например, оксид натрия в воде образует гидроксид натрия (едкий натр):

Na₂O + H₂O → 2NaOH

При этом оксид меди (II)  с водой не реагирует:

CuO + H₂O ≠

2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий), кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.

металл + вода = щёлочь + водород

Например, калий реагирует с водой очень бурно:

2K⁰ + 2H₂⁺O →  2K⁺OH + H₂⁰

3. Электролиз растворов некоторых солей щелочных металлов. Как правило, для получения щелочей электролизу подвергают растворы солей, образованных щелочными или щелочноземельными металлами и бескилородными кислотами (кроме плавиковой) – хлоридами, бромидами, сульфидами и др. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.

Например, электролиз хлорида натрия:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:

щелочь + соль₁ = соль₂↓ + щелочь

либо

щелочь + соль₁ = соль₂↓ + щелочь

Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2KOH

Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II):

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

Химические свойства нерастворимых оснований

1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами  (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода.

нерастворимое основание + кислота = соль + вода

нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода

Например, гидроксид меди (II) взаимодействует с сильной соляной кислотой:

 Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O

При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:

Cu(OH)₂ + CO₂ ≠

2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.

Например, гидроксид железа (III) разлагается на оксид железа (III)  и воду при прокаливании:

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид  ≠

нерастворимое основание + амфотерный гидроксид  ≠

4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей. Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления, которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).

Например, гидроксид железа (II) можно окислить кислородом воздуха в присутствии воды до гидроксида железа (III):

4Fe⁺²(OH)₂ + O₂⁰ + 2H₂O → 4Fe⁺³(O^-2H)₃

Химические свойства щелочей

1. Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами – и сильными, и слабыми. При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации. Возможно и образование кислой соли, если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты. В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:

щёлочь_{(избыток)}+ кислота = средняя соль + вода

щёлочь + многоосновная кислота_{(избыток)} = кислая соль + вода

Например, гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты.

При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при  мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.

NaOH + H₃PO₄  → NaH₂PO₄ + H₂O

При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:

2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O

В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

2. Щёлочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются обычные соли, а в растворе – комплексные соли.

щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода

щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода

щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль

щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль

Например, при взаимодействии гидроксида алюминия с гидроксидом натрия в расплаве образуется алюминат натрия. Более кислотный гидроксид образует кислотный остаток:

NaOH + Al(OH)₃ = NaAlO₂ + 2H₂O

А в растворе образуется комплексная соль:

NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄]

Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (как правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.

3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли, в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:

щёлочь_{(избыток)} + кислотный оксид = средняя соль + вода

либо:

щёлочь + кислотный оксид_{(избыток)} = кислая соль

Например, при взаимодействии избытка гидроксида натрия с углекислым газом образуется карбонат натрия и вода:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:

2NaOH + CO₂ = NaHCO₃ 

4. Щёлочи взаимодействуют с солями. Щёлочи реагируют только с растворимыми солями в растворе, при условии, что в продуктах образуется газ или  осадок. Такие реакции протекают по механизму ионного обмена.

щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид

Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.

Например, гидроксид натрия взаимодействует с сульфатом меди в растворе:

Cu²⁺SO₄^2- + 2Na⁺OH^— = Cu²⁺(OH)₂^—↓ + Na₂⁺SO₄^2-

Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония.

Например, гидроксид калия взаимодействует с раствором нитрата аммония:

NH₄⁺NO₃^— + K⁺OH^— = K⁺NO₃^— + NH₃↑ + H₂O

! При взаимодействии солей амфотерных металлов с избытком щёлочи образуется комплексная соль !

Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее. Если соль, образованная металлом, которому соответствует амфотерный гидроксид, взаимодействует с небольшим количеством щёлочи, то протекает обычная обменная реакция, и в осадок выпадает гидроксид этого металла.

Например, избыток сульфата цинка реагирует в растворе с гидроксидом калия:

ZnSO₄ + 2KOH = Zn(OH)₂↓ + K₂SO₄

Однако, в данной реакции образуется не основание, а амфотерный гидроксид. А, как мы уже указывали выше, амфотерные гидроксиды растворяются в избытке щелочей с образованием комплексных солей. Таким образом, при взаимодействии сульфата цинка с избытком раствора щёлочи образуется комплексная соль, осадок не выпадает:

ZnSO₄ + 4KOH = K₂[Zn(OH)₄] + K₂SO₄

Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:

соль амф.металла_{(избыток)} + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль

соль амф.металла + щёлочь_{(избыток)} = комплексная соль + соль

5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.

кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода

Например, гидросульфит калия реагирует с гидроксидом калия с образованием сульфита калия и воды:

KHSO₃ + KOH = K₂SO₃ + H₂O

Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO₃ мы разбиваем на уольную кислоту H₂CO₃ и карбонат натрия Na₂CO₃. Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.

6. Щёлочи взаимодействуют с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.

! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!

Например, железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:

2Al + 2NaOH + 6H₂⁺O = 2Na[Al⁺³(OH)₄] + 3H₂⁰

7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):

NaOH +О₂ ≠

NaOH +N₂ ≠

NaOH +C ≠

Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).

Например, хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:

2NaOH +Cl₂⁰ = NaCl^— + NaOCl⁺ + H₂O

Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:

6NaOH +Cl₂⁰ = 5NaCl^— + NaCl⁺⁵O₃ + 3H₂O

Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.

Например, в растворе:

2NaOH + Si⁰ + H₂⁺O=  Na₂Si⁺⁴O₃ + 2H₂⁰

Фтор окисляет щёлочи:

2F₂⁰ + 4NaO^-2H = O₂⁰ + 4NaF^— + 2H₂O

Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

8. Щёлочи не разлагаются при нагревании.

Исключение — гидроксид лития:

2LiOH = Li₂O + H₂O

В уроке 38 «Получение и применение оснований» из курса «Химия для чайников» рассмотрим способы получения щелочей и нерастворимых оснований, а ещё узнаем где в каких отраслях они применяются.

Поскольку растворимые и нерастворимые основания отличаются по свойствам, эти вещества получают разными способами.

Получение щелочей

Для получения щелочей можно использовать следующие реакции.

Взаимодействие активных металлов (Li, Na, К, Ca, Ba) с водой

Например:

Поскольку эти реакции протекают очень бурно (рис. 121), на практике их используют редко.

Взаимодействие оксидов активных металлов с водой

Например:

Некоторые щелочи (NaOH, KOH) получают, пропуская электрический ток через водные растворы солей NaCl или KCl. При этом наряду со щелочами образуются и другие ценные вещества — водород H₂ и хлор Сl₂.

Получение нерастворимых оснований

Нерастворимые основания получают взаимодействием растворимых оснований (щелочей) с солями. Образующиеся нерастворимые основания выделяются из растворов в виде осадков.

Применение оснований

Из всех оснований наиболее широкое применение находят щелочи. Раствор одной из них вы наверняка сможете найти дома. Эту жидкость под названием «Крот» используют в быту для промывания труб, идущих от кухонных раковин. Дело в том, что эти трубы постепенно засоряются остатками жира, которые мешают стоку воды. А щелочи обладают способностью растворять жиры. Поэтому достаточно в засоренную трубу влить небольшое количество «Крота», и через некоторое время проблема будет решена.

В последнее время в быту получили широкое распространение щелочные гели — густые жидкости, содержащие гидроксид натрия. Они предназначены для быстрого удаления остатков пригоревшего жира с поверхности кухонных плит и СВЧ- печей.

Большое количество гидроксида кальция используется в производстве сахара из сахарной свеклы. Некоторые области применения оснований показаны на рисунке 122.

Из нерастворимых оснований применение находят гидроксиды алюминия Al(OH)₃ и магния Mg(OH)₂. Они входят в состав медицинского препарата «Алмагель», который используют при заболеваниях пищеварительной системы.

Поскольку щелочи оказывают разрушающее действие на кожу, при их практическом использовании следует соблюдать правила безопасности.

Краткие выводы урока:

1. Щелочи образуются при взаимодействии некоторых металлов и их оксидов с водой.
2. Нерастворимые основания получаются в результате взаимодействия щелочей с солями.

Надеюсь урок 38 «Получение и применение оснований» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Ca(oh)2 + фенолфталеин = малиновый цвет
H2So4 + лакмус = Красный

Молекулярная масса(Mr(CO)) считается по формуле: Mr = m(молекулы)/u(униту)
Собственно мы получаем: m(молекулы) = Mr(CO) * u
И получаем: m(молекулы) = 28 * 1,66*10<span>−24(степени)</span> = 
= 46*10-24(степени)

Это второй ряд 
Na2SiO3,Fe2(SO4),<span>KBr</span>

Свойства и способы получения нерастворимых в воде оснований

Среди
нерастворимых в воде оснований следует
выделить особую группу веществ –
амфотерные гидроксиды. Их свойства
будут рассмотрены ниже. Способы получения
амфотерных оснований такие же, как
и нерастворимых оснований.

Нерастворимые
основания получают, действуя на раствор
соли, в состав которой входит нужный
атом металла, раствором щелочи:

CuSO₄
+ 2NaOH = Cu(OH)₂

+ Na₂SO₄.

Попробуем
определить, какие вещества нужно взять
для того, чтобы получить гидроксид
марганца(II). До реакции составные
части нерастворимого основания Mn(OH)₂
находились в составе растворимых веществ
– соли марганца (например, MnCl₂) и
щелочи (например, KOH):

Уравнение
реакции:

MnCl₂
+ 2KOH = Mn(OH)₂ + 2KCl.

Задание
2.24. Напишите уравнения реакций, при
помощи которых можно получить:

а)
гидроксид железа(III); б) гидроксид
железа(II).

Свойства
нерастворимых в воде оснований во
многом отличаются от свойств щелочей.
Нерастворимые в воде основания не
реагируют с растворами солей, а также
с амфотерными и некоторыми кислотными
оксидами.

• Нерастворимые
основания реагируют с кислотами. При
этом происходит растворение исходного
нерастворимого вещества (осадка).
Например:

Таким
образом, подобные реакции возможны,
если образуется растворимая соль.

• Нерастворимые
основания разлагаются при нагревании.
При этом чем меньше активность металла
(см. ряд напряжений), тем легче разлагается
основание на оксид и воду:

Свойства амфотерных гидроксидов

Амфотерные
гидроксиды соответствуют амфотерным
оксидам. Это означает, что в состав
амфотерного гидроксида входит тот же
атом металла и с той же валентностью,
что и в состав амфотерного оксида:

Амфотерные
вещества проявляют двойственные
свойства, они реагируют и с кислотами,
и с щелочами (при этом амфотерные
гидроксиды растворяются):

Если
эта реакция происходит с растворами
щелочей, то вместо вещества состава
Na₃AlO₃ (или NaAlO₂)^*
образуется сложное комплексное
соединение: Na₃[Al(OH)₆] или
Na[Al(OH)₄].

Задание
2.25. Составьте уравнения реакций с
кислотой и со щелочью следующих амфотерных
гидроксидов: а) гидроксида цинка; б)
гидроксида хрома(III).

Выводы
по главе 2.3. Молекулы неорганических
оснований содержат гидроксигруппы ОН.

Все
неорганические основания, кроме NH₄OH,
содержат атомы металлов.

Основания
делят на растворимые в воде (щелочи) и
нерастворимые.

Растворы
щелочей реагируют с кислотами (реакция
нейтрализации), с кислотными и амфотерными
оксидами, с растворами солей. Щелочи
обнаруживаются индикаторами в щелочной
(«синей») области. Нерастворимые в воде
основания не изменяют окраску индикатора,
могут реагировать с некоторыми кислотами
и кислотными оксидами. Термически
неустойчивы.

2.4. Соли

Соль
– это продукт реакции между кислотой
и основанием.

В
состав любой соли входит остаток
основания (атом металла или группа NH₄)
и остаток кислоты (кислотный остаток).
Например:

NH₄NO₃,
K₂CO₃, CaHPO₄, CuOHCl.

Задание
2.26. Для каждой из этих солей (см.
выше) определите, где в ее молекуле
остаток кислоты, а где – остаток
основания. Определите валентности
составных частей.

В
состав некоторых солей входят атомы
водорода или группы ОН. Такое различие
подсказывает, что соли могут быть разных
типов. Рассмотрим три вида солей.

Средние
соли получаются, если кислота
и основание полностью прореагировали:

Кислые
соли получаются, если не все атомы
водорода кислоты были замещены на атомы
металла:

Кислотные
остатки таких солей содержат атом
водорода. Кислые соли могут проявлять
некоторые свойства кислот. Например,
они могут реагировать со щелочами:

Осно’вные
соли образуются, если не все
группы ОН основания замещаются на
кислотный остаток:

Такие
соли содержат гидроксигруппу ОН.
Осно’вные соли могут проявлять некоторые
свойства оснований. Например, они
реагируют с кислотами:

Во
многих примерах, которые иллюстрировали
свойства оксидов, кислот и оснований,
продуктами реакции были соли. Попробуем
обобщить эти сведения и выяснить, в
результате каких процессов можно
получить соль заданного состава.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #