Хімічні властивості розчинних основ. Взаємодія з розчинними солями з утворенням опадів

Підстави – складні речовини, які складаються з катіону металу Ме + (або металоподібного катіону, наприклад, іону амонію NH 4 +) та гідроксид-аніону ВІН - .

За розчинністю у воді основи ділять на розчинні (луги) і нерозчинні основи . Також є нестійкі підстави, які мимоволі розкладаються.

Отримання підстав

1. Взаємодія основних оксидів із водою. При цьому з водою реагують у звичайних умовах лише ті оксиди, яким відповідає розчинна основа (луг).Тобто. у такий спосіб можна отримати тільки луги:

основний оксид + вода = основа

Наприклад , оксид натріюу воді утворює гідроксид натрію(їдкий натр):

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH

При цьому про ксид міді (II)з водою не реагує:

CuO + H 2 O ≠

2. Взаємодія металів із водою. При цьому з водою реагуютьу звичайних умовахтільки лужні метали(літій, натрій, калій. рубідій, цезій), кальцій, стронцій та барій.При цьому протікає окислювально-відновна реакція, окислювач виступає водень, відновником є ​​метал.

метал + вода = луг + водень

Наприклад, калійреагує з водою дуже бурхливо:

2K 0 + 2H 2 + O → 2K + OH + H 2 0

3. Електроліз розчинів деяких солей лужних металів. Як правило, для отримання лугів електроліз піддають розчини солей, утворених лужними або лужноземельними металами та безкилородними кислотами (крім плавикової) – хлоридами, бромідами, сульфідами та ін. Докладніше це питання розглянуто у статті .

Наприклад , електроліз хлориду натрію:

2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 + Cl 2

4. Підстави утворюються при взаємодії інших лугів із солями. При цьому взаємодіють тільки розчинні речовини, а в продуктах повинна утворитися нерозчинна сіль або нерозчинна основа:

або

луг + сіль 1 = сіль 2 ↓ + луг

Наприклад: карбонат калію реагує в розчині з гідроксидом кальцію:

K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2KOH

Наприклад: хлорид міді (II) взаємодіє у розчині з гідроксидом натрію. При цьому випадає блакитний осад гідроксиду міді (II):

CuCl 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

Хімічні властивості нерозчинних основ

1. Нерозчинні основи взаємодіють із сильними кислотами та їх оксидами (і деякими середніми кислотами). При цьому утворюються сіль та вода.

нерозчинна основа + кислота = сіль + вода

нерозчинна основа + кислотний оксид = сіль + вода

Наприклад ,гідроксид міді (II) взаємодіє із сильною соляною кислотою:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O

При цьому гідроксид міді (II) не взаємодіє із кислотним оксидом. слабкоювугільної кислоти – вуглекислим газом:

Cu(OH) 2 + CO 2 ≠

2. Нерозчинні основи розкладаються при нагріванні на оксид та воду.

Наприклад, гідроксид заліза (III) розкладається на оксид заліза (III) та воду при прожарюванні:

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

3. Нерозчинні основи не взаємодіютьз амфотерними оксидами та гідроксидами.

нерозчинне заснування + амфотерний оксид ≠

нерозчинна основа + амфотерний гідроксид ≠

4. Деякі нерозчинні підстави можуть виступати яквідновлювачів. Відновниками є основи, утворені металами з мінімальноїабо проміжним ступенем окислення, які можуть підвищити свій ступінь окислення (гідроксід заліза (II), гідроксид хрому (II) та ін.).

Наприклад, гідроксид заліза (II) можна окислити киснем повітря у присутності води до гідроксиду заліза (III):

4Fe +2 (OH) 2 + O 2 0 + 2H 2 O → 4Fe +3 (O -2 H) 3

Хімічні властивості лугів

1. Луги взаємодіють із будь-якими кислотами - і сильними, і слабкими . При цьому утворюються середня сіль та вода. Ці реакції називаються реакціями нейтралізації. Можлива і освіта кислої соліякщо кислота багатоосновна, при певному співвідношенні реагентів, або в надлишку кислоти. У надлишку лугиутворюється середня сіль та вода:

луг (надлишок) + кислота = середня сіль + вода

луг + багатоосновна кислота (надлишок) = кисла сіль + вода

Наприклад , гідроксид натрію при взаємодії з триосновною фосфорною кислотою може утворювати 3 типи солей: дигідрофосфати, фосфатиабо гідрофосфати.

При цьому дигідрофосфати утворюються в надлишку кислоти або при мольному співвідношенні (співвідношенні кількостей речовин) реагентів 1:1.

NaOH + H 3 PO 4 → NaH 2 PO 4 + H 2 O

При мольному співвідношенні кількості лугу та кислоти 2:1 утворюються гідрофосфати:

2NaOH + H 3 PO 4 → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O

У надлишку лугу, або при мольному співвідношенні кількості лугу та кислоти 3:1 утворюється фосфат лужного металу.

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O

2. Луги взаємодіють замфотерними оксидами та гідроксидами. При цьому у розплаві утворюються звичайні солі , а у розчині – комплексні солі .

луг (розплав) + амфотерний оксид = середня сіль + вода

луг (розплав) + амфотерний гідроксид = середня сіль + вода

луг (розчин) + амфотерний оксид = комплексна сіль

луг (розчин) + амфотерний гідроксид = комплексна сіль

Наприклад , при взаємодії гідроксиду алюмінію з гідроксидом натрію у розплаві утворюється алюмінат натрію. Більше кислотний гідроксид утворює кислотний залишок:

NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O

А у розчині утворюється комплексна сіль:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

Зверніть увагу, як складається формула комплексної солі:спочатку ми вибираємо центральний атом (дояк правило, це метал із амфотерного гідроксиду).Потім дописуємо до нього ліганди- У нашому випадку це гідроксид-іони. Число лігандів, зазвичай, вдвічі більше, ніж ступінь окислення центрального атома. Але комплекс алюмінію - виняток, у нього число лігандів найчастіше дорівнює 4. Укладаємо отриманий фрагмент у квадранні дужки - це комплексний іон. Визначаємо його заряд і зовні дописуємо потрібну кількість катіонів чи аніонів.

3. Луги взаємодіють із кислотними оксидами. При цьому можлива освіта кислийабо середньої солі, Залежно від мольного співвідношення луги та кислотного оксиду. У надлишку лугу утворюється середня сіль, а в надлишку кислотного оксиду утворюється кисла сіль:

луг (надлишок) + кислотний оксид = середня сіль + вода

або:

луг + кислотний оксид (надлишок) = кисла сіль

Наприклад , при взаємодії надлишку гідроксиду натріюз вуглекислим газом утворюється карбонат натрію та вода:

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

А при взаємодії надлишку вуглекислого газуз гідроксидом натрію утворюється тільки гідрокарбонат натрію:

2NaOH + CO 2 = NaHCO 3

4. Луги взаємодіють із солями. Луги реагують тільки з розчинними солямиу розчині, за умови, що у продуктах утворюється газ чи осад . Такі реакції протікають за механізмом іонного обміну.

луг + розчинна сіль = сіль + відповідний гідроксид

Луги взаємодіють із розчинами солей металів, яким відповідають нерозчинні або нестійкі гідроксиди.

Наприклад, гідроксид натрію взаємодіє з сульфатом міді в розчині:

Cu 2+ SO 4 2- + 2Na + OH - = Cu 2+ (OH) 2 - ↓ + Na 2 + SO 4 2-

Також луги взаємодіють із розчинами солей амонію.

Наприклад , гідроксид калію взаємодіє з розчином нітрату амонію:

NH 4 + NO 3 - + K + OH - = K + NO 3 - + NH 3 + H 2 O

! При взаємодії солей амфотерних металів із надлишком лугу утворюється комплексна сіль!

Давайте розглянемо це питання докладніше. Якщо сіль, утворена металом, якому відповідає амфотерний гідроксид , взаємодіє з невеликою кількістю лугу, то протікає звичайна обмінна реакція, і осад випадаєгідроксид цього металу .

Наприклад , надлишок сульфату цинку реагує в розчині з гідроксидом калію:

ZnSO 4 + 2KOH = Zn(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

Проте, у цій реакції утворюється не основа, а мфотерний гідроксид. А, як ми вже вказували вище, амфотерні гідроксиди розчиняються в надлишку лугів з утворенням комплексних солей . Т яким чином, при взаємодії сульфату цинку з надлишком розчину лугиутворюється комплексна сіль, осад не випадає:

ZnSO 4 + 4KOH = K 2 + K 2 SO 4

Таким чином, отримуємо 2 схеми взаємодії солей металів, яким відповідають амфотерні гідроксиди, з лугами:

сіль амф.металу (надлишок) + луг = амфотерний гідроксид↓ + сіль

сіль амф.металла + луг (надлишок) = комплексна сіль + сіль

5. Луги взаємодіють із кислими солями.При цьому утворюються середні солі або менш кислі солі.

кисла сіль + луг = середня сіль + вода

Наприклад , гідросульфіт калію реагує з гідроксидом калію з утворенням сульфіту калію та води:

KHSO 3 + KOH = K 2 SO 3 + H 2 O

Властивості кислих солей дуже зручно визначати, розбиваючи подумки кислу сіль на 2 речовини - кислоту та сіль. Наприклад, гідрокарбонту натрію NaHCO 3 ми розбиваємо на вольну кислоту H 2 CO 3 і карбонат натрію Na 2 CO 3 . Властивості гідрокарбонату значною мірою визначаються властивостями вугільної кислоти та властивостями карбонату натрію.

6. Луги взаємодіють з металами в розчині та розплаві. При цьому протікає окисно-відновна реакція, у розчині утворюється комплексна сільі водень, у розплаві - середня сільі водень.

Зверніть увагу! З лугами в розчині реагують ті метали, у яких оксид з мінімальним позитивним ступенем окислення металу амфотерний!

Наприклад , залізоне реагує з розчином лугу, оксид заліза (II) - основний. А алюмінійрозчиняється у водному розчині лугу, оксид алюмінію - амфотерний:

2Al + 2NaOH + 6H 2 + O = 2Na + 3H 2 0

7. Луги взаємодіють із неметалами. При цьому протікають окисно-відновні реакції. Як правило, неметали диспропорціонують у лугах. Чи не реагуютьз лугами кисень, водень, азот, вуглець та інертні гази (гелій, неон, аргон та ін.):

NaOH +О 2 ≠

NaOH +N 2 ≠

NaOH +C ≠

Сірка, хлор, бром, йод, фосфорта інші неметали диспропорціонуютьв лугах (тобто самоокислюються-самовосновлюються).

Наприклад, хлорпри взаємодії з холодною лугомпереходить у ступені окислення -1 та +1:

2NaOH +Cl 2 0 = NaCl - + NaOCl + + H 2 O

Хлорпри взаємодії з гарячим лугомпереходить у ступені окислення -1 та +5:

6NaOH +Cl 2 0 = 5NaCl - + NaCl +5 O 3 + 3H 2 O

Кремнійокислюється лугами до ступеня окиснення +4.

Наприклад, у розчині:

2NaOH +Si ​​0 + H 2 + O = NaCl - + Na 2 Si +4 O 3 + 2H 2 0

Фтор окислює луги:

2F 2 0 + 4NaO -2 H = O 2 0 + 4NaF - + 2H 2 O

Докладніше про ці реакції можна прочитати у статті.

8. Луги не розкладаються під час нагрівання.

Виняток - гідроксид літію:

2LiOH = Li 2 O + H 2 O

Перш ніж міркувати про хімічні властивості основ та амфотерних гідроксидів, давайте чітко визначимо, що це таке?

1) До основ або основним гідроксидам відносять гідроксиди металів у ступені окислення +1 чи +2, тобто. формули яких записуються або як MeOH або як Me(OH) 2 . Проте є винятки. Так, гідроксиди Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Sn(OH) 2 до основ не належать.

2) До амфотерних гідроксидів відносять гідроксиди металів у ступені окислення +3,+4, а також як винятки гідроксиди Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Sn(OH) 2 . Гідроксиди металів у ступені окислення +4, у завданнях ЄДІ не зустрічаються, тому не розглядатимуться.

Хімічні властивості основ

Усі підстави поділяють на:

Нагадаємо, що берилій та магній до лужноземельних металів не належать.

Крім того, що луги розчиняються у воді, вони також дуже добре дисоціюють у водних розчинах, у той час як нерозчинні основи мають низький ступінь дисоціації.

Така відмінність у розчинності та здатності до дисоціації у лугів та нерозчинних гідроксидів призводить, у свою чергу, до помітних відмінностей у їх хімічних властивостях. Так, зокрема, луги є більш хімічно активними сполуками і нерідко здатні вступати в ті реакції, які не вступають нерозчинні основи.

Взаємодія основ із кислотами

Луги реагують абсолютно з усіма кислотами, навіть дуже слабкими та нерозчинними. Наприклад:

Нерозчинні основи реагують практично з усіма розчинними кислотами, не реагують з нерозчинною кремнієвою кислотою:

Слід зазначити, що як сильні, так і слабкі основи із загальною формулою виду Me(OH) 2 можуть утворювати основні солі при нестачі кислоти, наприклад:

Взаємодія з кислотними оксидами

Луги реагують з усіма кислотними оксидами, при цьому утворюються солі та часто вода:

Нерозчинні основи здатні реагувати з усіма вищими кислотними оксидами, відповідними стійким кислотам, наприклад, P 2 O 5 , SO 3 , N 2 O 5 з утворенням середніх соле1:

Нерозчинні основи виду Me(OH) 2 реагують у присутності води з вуглекислим газом виключно з утворенням основних солей. Наприклад:

Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O

З діоксидом кремнію, зважаючи на його виняткову інертність, реагують лише найсильніші основи — луги. У цьому утворюються нормальні солі. З нерозчинними основами реакція не йде. Наприклад:

Взаємодія основ з амфотерними оксидами та гідроксидами

Всі луги реагують з амфотерними оксидами та гідроксидами. Якщо реакцію проводять, сплавляючи амфотерний оксид або гідроксид з твердим лугом, така реакція призводить до утворення безводневих солей:

Якщо ж використовують водні розчини лугів, то утворюються гідроксокомплексні солі:

У разі алюмінію при дії надлишку концентрованого лугу замість солі Na утворюється сіль Na 3 :

Взаємодія основ із солями

Будь-яка підстава реагує з будь-якою сіллю лише за дотримання одночасно двох умов:

1) розчинність вихідних сполук;

2) наявність осаду чи газу серед продуктів реакції

Наприклад:

Термічна стійкість основ

Всі луги, крім Ca(OH) 2 , стійкі до нагрівання та плавляться без розкладання.

Усі нерозчинні основи, а також малорозчинний Ca(OH) 2 при нагріванні розкладаються. Найбільш висока температура розкладання у гідроксиду кальцію – близько 1000 o C:

Нерозчинні гідроксиди мають набагато нижчі температури розкладання. Так, наприклад, гідроксид міді (II) розкладається вже при температурі вище 70 o C:

Хімічні властивості амфотерних гідроксидів

Взаємодія амфотерних гідроксидів із кислотами

Амфотерні гідроксиди реагують із сильними кислотами:

Амфотерні гідроксиди металів у ступені окислення +3, тобто. виду Me(OH) 3, не реагують з такими кислотами, як H 2 S, H 2 SO 3 і H 2 СO 3 через те, що солі, які могли б утворитися в результаті таких реакцій, схильні до незворотного гідролізу до вихідного амфотерного гідроксиду і відповідної кислоти:

Взаємодія амфотерних гідроксидів із кислотними оксидами

Амфотерні гідроксиди реагують з вищими оксидами, яким відповідають стійкі кислоти (SO 3 , P 2 O 5 , N 2 O 5):

Амфотерні гідроксиди металів у ступені окислення +3, тобто. виду Me(OH) 3 не реагують з кислотними оксидами SO 2 і С 2 .

Взаємодія амфотерних гідроксидів з основами

З основ амфотерні гідроксиди реагують лише з лугами. При цьому, якщо використовується водний розчин лугу, то утворюються гідроксокомплексні солі:

А при сплавленні амфотерних гідроксидів з твердими лугами виходять їх безводні аналоги:

Взаємодія амфотерних гідроксидів із основними оксидами

Амфотерні гідроксиди реагують при сплавленні з оксидами лужних та лужноземельних металів:

Термічне розкладання амфотерних гідроксидів

Всі амфотерні гідроксиди не розчиняються у воді і, як і будь-які нерозчинні гідроксиди, розкладаються при нагріванні на відповідний оксид і воду.

1. Основа + кислота сіль + вода

КОН + HCl
KCl + H2O.

2. Основа + кислотний оксид
сіль + вода

2KOH + SO 2
K 2 SO 3 + H 2 O.

3. Луж + амфотерний оксид/гідроксід
сіль + вода

2NaOH (тв) + Al2O3
2NaAlO 2 + H 2 O;

NaOH (тв) + Al(OH) 3
NaAlO 2 + 2H 2 O.

Реакція обміну між основою і сіллю протікає тільки в розчині (і основа, і сіль повинні бути розчинні) і тільки в тому випадку, якщо хоча б один із продуктів – осад або слабкий електроліт (NH 4 OH, H 2 O)

Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4
BaSO 4 + 2NaOH;

Ba(OH) 2 + NH 4 Cl
BaCl 2 + NH 4 OH.

Термостійкі тільки основи лужних металів за винятком LiOH

Ca(OH) 2
CaO + H2O;

NaOH ;

NH 4 OH
NH3+H2O.

2NaOH (тв) + Zn
Na 2 ZnO 2 + H 2 .

КИСЛОТИ

Кислотамиз позиції ТЕД називаються складні речовини, що дисоціюють у розчинах з утворенням іону водню Н+.

Класифікація кислот

1. За кількістю атомів водню, здатних до відщеплення у водному розчині, кислоти ділять на одноосновні(HF, HNO 2), двоосновні(H 2 CO 3 H 2 SO 4), триосновні(H 3 PO 4).

2. За складом кислоти ділять на безкисневі(HCl, H 2 S) та кисневмісні(HClO 4, HNO 3).

3. За здатністю кислот дисоціювати у водних розчинах їх ділять на слабкіі сильні. Молекули сильних кислот у водних розчинах розпадаються на іони повністю та їх дисоціація необоротна.

Наприклад, HCl
H + + Cl -;

H 2 SO 4
H++ HSO .

Слабкі кислоти дисоціюють оборотно, тобто. їх молекули у водних розчинах розпадаються на іони частково, а багатоосновні – східчасто.

СН 3 СООН
СН 3 СОО - + Н +;

1) H 2 S
HS - + H + , 2) HS -
H++ S 2- .

Частина молекули кислоти без одного або кількох іонів водню Н+ називається кислотним залишком. Заряд кислотного залишку завжди негативний і визначається числом іонів Н+, відібраних від молекули кислоти. Наприклад, ортофосфорна кислота H 3 PO 4 може утворити три кислотні залишки: H 2 PO - дигідрофосфат-іон, HPO - гідрофосфат-іон, PO - фосфат-іон.

Назви безкисневих кислот складають, додаючи до кореня російської назви кислотоутворюючого елемента (або до назви групи атомів, наприклад, CN - - ціан) закінчення - воднева: HCl - хлороводнева кислота (соляна кислота), H 2 S - сірководнева кислота, HCN - ціановоднева кислота (синильна кислота).

Назви кисневмісних кислот також утворюються від російської назви кислотоутворюючого елемента з додаванням слова "кислота". При цьому назва кислоти, в якій елемент знаходиться у вищому ступені окислення, закінчується на «...ная» або «...ова», наприклад, H 2 SO 4 - сірчана кислота, H 3 AsO 4 - миш'якова кислота. Зі зниженням ступеня окислення кислотоутворюючого елемента закінчення змінюються в наступній послідовності: «...на»(HClO 4 – хлорна кислота), «...овата»(HClO 3 - хлорувата кислота), «... щира»(HClO 2 – хлориста кислота), «...оватиста»(HClO-хлорновата кислота). Якщо елемент утворює кислоти, перебуваючи тільки у двох ступенях окиснення, то назва кислоти, що відповідає нижчому ступеню окиснення елемента, отримує закінчення "... правда" (HNO 3 - азотна кислота, HNO 2 - азотиста кислота).

Одному й тому кислотному оксиду (наприклад, Р 2 Про 5) можуть відповідати кілька кислот, що містять по одному атому даного елемента в молекулі (наприклад, HPO 3 і H 3 PO 4). У подібних випадках до назви кислоти, що містить найменше атомів кисню в молекулі, додається приставка «мета…», а до назви кислоти, що містить в молекулі найбільше число атомів кисню – приставка «орто…» (HPO 3 – метафосфорна кислота, H 3 PO 4 – ортофосфорна кислота).

Якщо молекула кислоти містить кілька атомів кислотоутворюючого елемента, то до її назви додається чисельна приставка, наприклад, Н 4 Р 2 Про 7 – двіфосфорна кислота, Н 2 В 4 Про 7 – чотирьохБорна кислота.

Н 2 SO 5 H 2 S 2 O 8

S H - O - S - O - O - S - O - H

H - O - O O O O

Пероксосерна кислота Пероксодвусерна кислота

Хімічні властивості кислот

HF + KOH
KF+H2O.

H 2 SO 4 + CuO
CuSO 4+H2O.

2HCl + BeO
BeCl2+H2O.

Кислоти взаємодіють з розчинами солей, якщо при цьому утворюється нерозчинна в кислотах сіль або слабкіша (летюча) в порівнянні з вихідною кислотою

H 2 SO 4 + BaCl 2
BaSO 4 +2HCl;

2HNO 3 + Na 2 CO 3
2NaNO 3 + H 2 O + CO 2 .

Н 2 3
Н 2 Про + СО 2 .

H 2 SO 4(розб) + Fe
FeSO 4 + H 2;

HCl + Cu .

На малюнку 2 показано взаємодію кислот із металами.

КИСЛОТА - ОКИСЛЮВАЧ

Метал у ряді напруги до Н 2

+
сіль металу + Н 2

у min ступеня

H 2 SO 4 концентриро-

Au, Pt, Ir, Rh, Ta

+
реакція не йде

/Mq/Zn

від умов

Au, Pt, Ir, Rh, Ta

+
реакція не йде

Метал лужний/лужноземельний

+

HNO 3 розведена

Au, Pt, Ir, Rh, Ta

+
реакція не йде

Метал лужний/лужноземельний

NH 3 (NH 4 NO 3)