Тема: Соли, химические свойства, способы получения Классификация солей Соли — это продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или…
Тема: Соли, химические свойства, способы получения Классификация солей Соли — это продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или продукты полного или частичного замещения гидроксид-ионов в составе основания кислотными остатками. В зависимости от состава катионов и анионов различают сред¬ние, кислые, основные, двойные, комплексные и смешанные соли. Классификация солей Средние Кислые Основные Комплексные Двойные Смешан¬ные Na2S04, СаС03 NaНС03, NaH2P04 (Сu0Н)2С03, FeOHCI2 Na2[Zn(OH)4], K3[Fe(CN)6] KAI(S04)2, (NH4)2Fe(S04)2 Ca(CIO)CI Средние соли — это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на металл или продукты полного замещения гидроксид-ионов в составе основания кислотными ос¬татками. Средние соли содержат ионы металла и кислотные ос¬татки (Na2S04, СаС03). В свете теории электролитической диссоциации средние соли — это электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металлов и анионы ки¬слотных остатков: A1(N03)3 = А13+ + 3NO3- NaCl = Na+ + Cl- Способы получения средних солей Средние соли образуются при взаимодействии: 1. Оснований с кислотами (реакция нейтрализации): Ва(ОН)2 + 2НС1 = ВаС12 + 2Н20 2. Кислот с основными оксидами: H2S04 + MgO = MgS04 + Н20 3. Солей с кислотами: СаС03 + 2HN03 = Ca(N03)2 + Н20 + С02 4. Двух различных солей: AgN03 + KI = Agl + KN03 Соли AgCl, AgBr, Agl, CaF2, SrF2, BaF2, BaS04, CuS, PbS, HgS, Ag2S нерастворимы как в воде, так и в растворах кислот, которые являются окислителями за счет ионов водорода. Такие соли осаждаются при действии на раствор соли как кислоты, так и другой соли: CuS04 + H2S = CuS + H2S04 CuS04 + Na2S = CuS + Na2S04 Соли FeS, MnS, ZnS, BaC03, Ca3(P04)2, CaC03, MgC03 нерастворимы в воде, но растворимы в кислотах. Эти соли осажда¬ются только при взаимодействии двух различных солей и не осаж¬даются кислотами: ZnCl2 + H2S ZnCl2 + Na2S = ZnS + 2NaCl 5. Солей с кислотными оксидами (кислотный оксид должен быть менее летуч, чем образующийся в ходе реакции): CaS03 + Si02 = CaSiO3 + S02 6. Оснований с кислотными оксидами: 6NaOH + Р205 = 2Na3P04 + ЗН20 7. Оснований с солями: 3NaOH + FeCl3 = 3NaCl + Fe(OH)3j 8. Основных оксидов с кислотными: СаО + Si02 = CaSiO3 9. Металлов с неметаллами: 2Fe + ЗС12 = 2FeCl3 10. Металлов с кислотами: Mg + 2НС1 = MgCl2 + Н2 3Cu + 8HN03 = 3CU(N03)2 + 2NO + 4H20 разб. 11. Металлов с солями: Сu + Hg(N03)2 = Hg + CU(N03)2 12. Металлов (Zn, Al, Be, Sn, Pb) с расплавами щелочей: Zn + 2NaOH = Na2Zn02 + H2 13. Неметаллов со щелочами. Галогены (исключение — фтор) и сера взаимодействуют со щелочами, образуя одновре¬менно две соли — бескислородной и кислородсодержащей кислот: 3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2S03 + ЗН20 Cl2 + 2КОН = КС1 + КС10 + Н20 14. Неметаллов с солями: С12 + 2KI = 2КС1 + 12 15. При нагревании некоторых солей кислородсодержащих кислот образуются новые соли с меньшим содержанием кисло¬рода или вообще не содержащие его: 2KN03 = 2KN02 + 02 2КС103 t, MnO2 2КС1 + 302 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СРЕДНИХ СОЛЕЙ 1. Растворимые соли взаимодействуют со щелочами с обра¬зованием соли и основания, если один из продуктов реакция нерастворим: MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl 2. Соли реагируют с кислотами с образованием соли и кисло¬ты, если образуется осадок, газ или слабо диссоциирующее веще¬ство: ВаС12 + H2S04 = BaS04 + 2НС1 Na2C03 + 2НС1 = 2NaCl + H20 + C02 3. Растворимые соли реагируют между собой, если образу¬ется нерастворимая соль: AgN03 + NaCl = AgCl + NaN03 4. Растворимые соли взаимодействуют с металлами. Каж¬дый металл, начиная с магния, вытесняет следующие за ним в ряду напряжений из их солей: Zn + Hg(N03)2 = Zn(N03)2 + Hg 5. Растворимые соли бескислородных кислот взаимодейству¬ют с некоторыми неметаллами. Более активный неметалл выте¬сняет менее активный из его соли: Na2S + Br2 = 2NaBr + S 6. Соли взаимодействуют с водой (гидролизуются): 2CuS04 + 2Н20 (Cu0H)2S04 + H2S04 CU2++ HOH CuOH++ H+ 7. Некоторые соли при нагревании реагируют с нелетучими кислотными или амфотерными оксидами: Na2C03 + Fe203 = 2NaFe02 + С02 MgS03 + Si02 = MgSiOg + S02 ТВ. ТВ. 8. Некоторые соли при нагревании разлагаются: NH4C1 = NH3t + НС1 (NH4)2Cr207 — Cr203 + N2 + 4H20 Нитрат аммония разлагается с образованием оксида азота(I): NH4N03 = N20 + 2Н20 Продукты разложения солей азотной кислоты зависят от по¬ложения металла, образующего соль, в электрохимическом ряду напряжений: левее Mg MeN02 + 02 MeN02 + 02 t Mg - Cu MeO + N02T + 02 правее Сu Me + N02 + 02 Например: 2CU(N03)2 = 2CuO + 4N02 + 02 9. Соли могут вступать в окислительно-восстановительные реакции как за счет катиона: +2 +3 2FeCl2 + С12 = 2FeCl3, так и за счет аниона: +5 +3 2KN03 + С = 2KN02 + С02 ТВ. -1 0 2KI + 03 + Н20 = 2КОН + 02 +I2 Последнюю реакцию используют для обнаружения озона, хлора и других веществ-окислителей, содержащихся в воздухе. Для этого применяют бумажку, смоченную растворами иодида калия и крахмала. Если в воздухе содержится окислитель, то в результате выделения свободного иода и его взаимодействия с крахмалом бумажка тотчас синеет. Вопросы и задания 1. Как одним реактивом распознать растворы силиката, карбоната, сульфида и сульфата натрия? Напишите уравнения реакций в кратком ионно-молекулярном виде. 2. Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие семь способов получения сульфата магния. 3. Объясните, почему хлорид кальция реагирует с карбонатом натрия, но не реагирует с угольной кислотой (с водой, насыщенной углекис¬лым газом). 4. Для удаления примеси CuS04 из раствора FeS04 следует добавить: а) NaОН; б) H2S; в) Zn; г) ВаС12 5. Основный и кислотный оксиды образуются при термическом разло¬жении соли: a) NaN03; б) КСCl3; в) NH4CI; г) МgС03. Напишите уравнения реакций разложения приведенных солей. 6. Для осаждения всего цинка из 300 см3 0,1 М раствора хлорида цинка потребовалось 200 см3 раствора ортофосфата натрия. Определите молярную концентрацию ортофосфата натрия в растворе. Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот на металл. Кислые соли содержат кислотные остатки, в состав которых входит водород, например: NaHS04, КН2Р04. Кислые соли можно получить действием избытка многооснов¬ной кислоты на основания, оксиды (основные или амфотерные), а также на средние соли многоосновных кислот: NaOH + H2S04 = NaHS04 + Н20 избыток СаО + 2Н3Р04 = Са(Н2Р04)2 + Н20 избыток СаС03 + С02 + Н20 = Са(НСО3)2 Кислую соль можно перевести в среднюю. Для этого ее нуж¬но нейтрализовать. При нейтрализации тем же основанием, ко¬торое образует данную соль, получают одну среднюю соль, а при нейтрализации другим основанием — две средние соли. Для перевода кислой соли в среднюю предпочтительнее брать растворимое основание: Са(НС03)2 + Са(ОН)2 = 2СаС03 + 2Н20 Са(НС03)2 + 2NaOH = СаС03 + Na2C03 + 2Н20 Кислые соли диссоциируют ступенчато. По первой ступени диссоциация идет по типу сильного электролита с образованием катионов металла и анионов кислотного остатка, содержащих ионы водорода: NaHS03 = Na+ + HS03 I ступень При диссоциации по второй ступени (протекает слабее, чем по первой) образуются катионы водорода и анионы кислотного остатка: HS03 Н+ + SO32- II ступень Следовательно, при диссоциации кислой соли в растворе образуются положительные ионы двух видов: катионы металла и катионы водорода. Кислые соли, как правило, растворимы в воде. Химические свойства кислых солей в отличие от свойств средних солей обусловлены наличием не только катионов металлa, но и катионов водорода. Поэтому они проявляют свойства средних солей и свойства кислот. Катионы водорода обусловливают взаимодействие кислых солей: 1. Со щелочами: NaHS04 + NaOH = Na2S04 + Н20 2. С солями: 2NaHS04 + MgC03 = MgS04 + Na2S04 + H20 + C02 3. С металлами: а) расположенными в электрохимическом ряду напряжений до юдорода, но правее по отношению к металлу, образующему соль: 2NaHS04 + Fe = Na2S04 + FeS04 + Н2 б) расположенными в электрохимическом ряду напряжений •о водорода, но левее по отношению к металлу, образующему воль. В этом случае в реакцию вступает как катион металла, так ж катион водорода: Fe(HS04)2 + 2Mg = 2MgS04 + Fe + H2 опорный конспект
Добрый день! Ниже приведены подробные решения по вашим вопросам, с пошаговыми объяснениями, основанные на предоставенном материале по солям, их свойствам и методам получения.
Вопрос 1. Как одним реактивом распознать растворы силиката, карбоната, сульфида и сульфата натрия? Напишите уравнения реакций в кратком ионно-молекулярном виде.
Ответ:
Используем сильную кислоту (например, HCl). Образующиеся продукты и наличие осадков позволяют определить тип соли.
| Раствор | Реакция | Осадок / заметка |
|---|---|---|
| Натриевый сульфат (Na2SO4) | Na2SO4 + 2HCl → 2NaCl + H2SO4 | Нет осадка, реакция идет полно, так как сульфат растворим |
| Натриевый силикат | Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3 (осадок силана, силикаты неустойчивы) | ОБРАЗУЕТСЯ осадок (силикат водорода, быстро разлагается) |
| Натриевый карбонат | Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 | Образуется пузырь CO2 |
| Натриевый сульфид | Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S | Образуется газ H2S (запах тухлых яиц, темный осадок при взаимодействии с металлами) |
Краткое ионное уравнение:
- Для карбоната:
\[ \mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow} \]
- Для силиката:
\[ \mathrm{SiO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow} \]
- Для сульфида:
\[ \mathrm{S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S\uparrow} \]
- Для сульфата:
\[ \mathrm{SO_4^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SO_4\uparrow} \]
Вопрос 2. Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие семь способов получения сульфата магния.
Ответ:
- Реакция между сульфатом натрия и магний- оксидом:
\[ \mathrm{MgO + Na_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + Na_2O} \]
(На практике — взаимодействие солей или получаемых веществ в расплаве).
- Реакция нейтрализации магнийоксился с серной кислотой:
\[ \mathrm{Mg(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O} \]
- Реакция с магнийгидроксидом и серной кислотой в растворе:
\[ \mathrm{Mg(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O} \]
- Взаимодействие магнийхлорида с сульфатом натрия, полученным при нейтрализации:
\[ \mathrm{MgCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 \downarrow + 2NaCl} \]
Реакция между хлоридом магния и сульфатом бария (для получения осадка), затем его промывка и очистка.
Восстановление магн чередой реакций с кислородом и серой — сложный способ, более академический.
Получение через реакции с растворениями и обменами: например, взаимодействие сульфата бария или из смесей.
Кратко: В основном используют реакции обмена между солями и кислотами или основанием.
Вопрос 3. Почему хлорид кальция реагирует с карбонатом натрия, но не реагирует с угольной кислотой (с водой, насыщенной CO₂)?
Объяснение:
- Реакция с карбонатом натрия:
\[ \mathrm{CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl} \]
Здесь происходит обмен и выделяется осадок кальциевого карбоната.
- Реакции с угольной кислотой (H₂CO₃), которая образуется при реакции с CO₂ в воде:
\[ \mathrm{CaCl_2 + H_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2HCl} \]
Однако в насыщенной CO₂ воде угольная кислота существует в слабой форме, и реакция ослаблена, часто не идет или заметна только при добавлении избыточного количества.
Почему?
Потому что реакция с карбонатом идет за счет перехода в твердое нерастворимое соединение. В случае с CO₂, циркулирующего в воде, кислотность слабая, и процесс идет медленнее, иногда практически не заметен.
Вопрос 4. Для удаления примеси CuSO₄ из раствора FeSO₄ следует добавить:
а) NaOH
б) H₂S
в) Zn
г) ВаСl₂
Ответ:
Лучший выбор — б) H₂S, так как сульфид цинка или железа образуется осадок:
\[ \mathrm{Fe^{2+} + H_2S \rightarrow FeS \downarrow + 2H^+} \]
Значит:
- H₂S образует тяжелосвязываемый осадок, выделяясь как газ, а также снимает примеси сульфидных соединений.
Вопрос 5. Основный и кислотный оксиды образуются при термическом разложении соли:
а) NaNO₃
б) KCl₃
в) NH₄Cl
г) MgCO₃
Ответ:
- При разложении:
| Вещество | Реакция разложения | Образуется |
|---|---|---|
| NaNO₃ | \(\mathrm{2NaNO_3 \xrightarrow{t} 2Na_2O + 2NO_2 + O_2}\) | Основной оксид Na₂O, NO₂ и кислород |
| KCl₃ | Не образует оксиды при разложении | - |
| NH₄Cl | \(\mathrm{NH_4Cl \xrightarrow{t} NH_3 + HCl}\) — разлагается на газ | – |
| MgCO₃ | \(\mathrm{MgCO_3 \xrightarrow{t} MgO + CO_2}\) — разложение | Основной оксид MgO и CO₂ (кислородосодержащий газ) |
Ответ:
г) MgCO₃ — при термическом разложении образуется основной оксид (MgO).
Вопрос 6. Рассчитайте концентрацию ортофосфата натрия, если для осаждения цинка из 300 см³ 0,1 М раствора цинка потребовалось 200 см³ раствора ортофосфата натрия.
Решение:
- Запишем реакцию осаждения:
\[ \mathrm{Zn^{2+} + (х) N_2PO_4^{3-} \rightarrow Zn_3(PO_4)_2 \downarrow} \]
Уравнение:
\[ \mathrm{3Zn^{2+} + 2PO_4^{3-} \rightarrow Zn_3(PO_4)_2 \downarrow} \]
- Количество вещества цинка в растворе:
\[ C_{Zn^{2+}} = 0,1\, \mathrm{М},\, V_{Zn} = 0,3\, \mathrm{л} \]
\[ n_{Zn} = C \times V = 0,1 \times 0,3 = 0,03\, \text{моль} \]
- Согласно уравнению:
\[ \text{На 3 моля Zn} — 2 моля PO_4^{3-} \]
значит:
\[ n_{PO_4^{3-}} = \frac{2}{3} \times n_{Zn} = \frac{2}{3} \times 0,03 = 0,02\, \text{моль} \]
- Концентрация ортофосфата натрия:
Объем раствора:
\[ V_{P} = 0,2\, \textл \]
\[ C_{P} = \frac{n_{PO_4^{3-}}}{V} = \frac{0,02}{0,2} = 0,1\, \text{М} \]
Если есть вопросы или нужно более подробно разобрать какую-либо тему — скажите!
