Химические свойства растворов солей

1. Диссоциация:

CuSO₄ Û Cu²⁺ + SO₄^2-

Al(NO₃)₃ Û Al³⁺ + 3NO₃^-

 

2. Растворы солей взаимодействуют с растворами кислот, если:

а) выпадает осадок новой соли, нерастворимый в образовавшейся кислоте:

AgNO₃ + HCl ® AgCl¯ + HNO₃

Ag⁺ + Cl^- ® AgCl¯

б) выпадает осадок новой кислоты:

Na₂SiO₃ + 2HCl ® 2NaCl + H₂SiO₃¯

2H⁺ + SiO₃^2- ® H₂SiO₃¯

в) выделяется газ (слабая летучая кислота):

K₂S + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + H₂S­

S^2- + 2H⁺ ® H₂S­

 

3. Взаимодействие с растворами щелочей, если:

а) выпадает осадок нового основания:

MnCl₂ + Ba(OH)₂ ® BaCl₂ + Mn(OH)₂¯

Mn²⁺ + 2OH^- ® Mn(OH)₂¯

б) выпадает осадок новой соли:

K₂SO₄ + Sr(OH)₂ ® SrSO₄¯ + 2KOH

Sr²⁺ + SO₄^2- ® SrSO₄¯

в) выделяется газ:

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ® Na₂SO₄ + 2NH₃­ + 2H₂O

NH₄⁺ + OH^- ® NH₃­ + H₂O

 

4. Взаимодействие с растворами других солей, если при этом выпадает осадок:

Zn(NO₃)₂ + BaS ® Ba(NO₃)₂ + ZnS¯

Zn²⁺ + S^2- ® ZnS¯

 

5. Взаимодействие растворов солей металлов малой и средней активности с металлами, стоящими в ряду напряжений левее:

CuSO₄ + Fe ® FeSO₄ + Cu¯

Cu²⁺ + Fe° ® Fe²⁺ + Cu°

Такой схеме реакции не подчиняется взаимодействие растворов солей со щелочными и щелочноземельными металлами; ввиду их высокой активности эти металлы взаимодействуют не с самой солью, а с водой, находящейся в растворе соли, при этом получаются щелочи, вытесняющие в осадок не металл, а его гидроксид:

2Na + CuSO₄ ¹ Na₂SO₄ + Cu;

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂­

2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂¯ + Na₂SO₄.

Суммарное уравнение реакций:

2Na + 2H₂O + CuSO₄ = Cu(OH)₂¯ + Na₂SO₄ + H₂­ (Кстати, реакция натрия с водой сопровождается выделением большого количества теплоты, благодаря которой образовавшийся гидроксид меди разлагается, теряя воду; из-за этого синий осадок гидроксида меди (II) экранируется черным оксидом меди (II))

Поэтому для вытеснения металла из раствора его соли берут именно металлы, химическая активность значительно ниже щелочных и щелочноземельных металлов.

 

17. Примеры решений качественных задач по теории электролитической диссоциации и ионным реакциям

Задача 1. Среди перечисленных ниже веществ укажите те, которые в водном растворе будут диссоциировать, и напишите уравнения реакций: Na₂CO₃, Cu(OH)₂, Сa(OH)₂, HNO₃, AgCl, ZnSO₄, Al₂O₃.

Ответ: в растворах данных веществ диссоциация будет наблюдаться в случаях: Na₂CO₃, Сa(OH)₂, HNO₃, ZnSO₄, т. к. эти вещества – сильные электролиты:

Сa(OH)₂ Û Сa²⁺ + 2OH^- Na₂CO₃ Û 2Na⁺ + CO₃^2-

1 ступень Сa(OH)₂ Û СaOH⁺ + OH^- HNO₃ Û H⁺ + NO₃^-

2 ступень СaOH⁺ Û Сa²⁺ + OH^- ZnSO₄ Û Zn²⁺ + SO₄^2-

Такие вещества, как Cu(OH)₂, AgCl, Al₂O₃ в растворе диссоциировать не будут, т. к. – первые два – нерастворимы в воде, а третье – типичный оксид, а оксиды диссоциации не подвергаются. (Но, несмотря на то, что первые два вещества - плохо растворимы в воде, диссоциация их все же будет происходить, но в очень незначительной степени)

 

Задача 2. Среди приведенных ниже веществ укажите, с какими из них будут взаимодействовать растворы: а) серной кислоты б) гидроксида калия в) нитрата серебра: HNO₃, Ba(OH)₂, ZnSO₄, Cu, H₂SiO₃, Al, FeO, SrBr₂.

 

I) Серная кислота в растворе взаимодействует с:

а) гидроксидом бария (нейтрализация и выпадение осадка):

H₂SO₄ + Ba(OH)₂ ® BaSO₄¯ + 2H₂O

2H⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2OH^- ® BaSO₄¯ + 2H₂O

б) металлическим алюминием (т. к. Al стоит в ряду напряжений металлов до водорода)

2Al + 3H₂SO₄ ® Al₂(SO₄)₃ + 3H₂­

2Al° + 6H⁺ ® 2Al³⁺ + 3H₂°­

в) основным оксидом (нейтрализация):

FeO + H₂SO₄ ® FeSO₄ + H₂O

FeO + 2H⁺ ® Fe²⁺ + H₂O

г) раствором соли (т. к. выпадает осадок):

H₂SO₄ + SrBr₂ ® SrSO₄¯ + 2HBr

Sr²⁺ + SO₄^2- ® SrSO₄¯

Серная кислота не взаимодействует: с сульфатом цинка, т. к. анионы кислоты и соли совпадают; с медью, т. к. она стоит в ряду напряжений после водорода (с медью реагирует только концентрированная серная кислота при нагревании); с кремниевой и азотной кислотами, т. к. кислоты между собой не взаимодействуют.

 

II) Гидроксид калия в растворе взаимодействует с:

a) азотной кислотой (нейтрализация):

KOH + HNO₃ ® KNO₃ + H₂O

H⁺ + OH^- ®H₂O

б) раствором соли (т. к. в недостатке щелочи выпадает осадок):

2KOH + ZnSO₄ ® Zn(OH)₂¯ + K₂SO₄

Zn²⁺ + 2OH^- ® Zn(OH)₂¯

В избытке щелочи осадок растворяется, переходя в комплексное соединение, потому что гидроксид цинка – амфотерное основание. Поэтому при избытке КОН осадка наблюдаться не будет, но реакция пойдет:

4KOH + ZnSO₄ ® K₂[Zn(OH)₄] + K₂SO₄

Zn²⁺ + 4OH^- ® [Zn(OH)₄]^2-

в) с кремниевой кислотой (нейтрализация):

2KOH + H₂SiO₃ ® K₂SiO₃ + 2H₂O

2OH^- + H₂SiO₃ ® SiO₃^2- + 2H₂O

г) с алюминием (т. к. Al соответствует амфотерному оксиду):

2Al + 2KOH + 6H₂O ®2K[Al(OH)₄] +3H₂­

2Al° + 2OH^- + 6H₂O ® 2[Al(OH)₄]^- + 3H₂°­

КОН не взаимодействует с раствором бромида стронция, т. к. при этом не образуется ни газа, ни осадка; не взаимодействует с оксидом железа (II), т. к. FeO – основной оксид; не взаимодействуют с раствором гидроксида бария, т. к. гидроксиды основной природы (в данном случае щелочи) не взаимодействуют между собой; не взаимодействует с медью, т. к. Cu – не соответствует ни кислотному, ни амфотерному оксиду.

 

III) Нитрат серебра в растворе взаимодействует с:

а) гидроксидом бария (т. к. выпадает осадок):

2AgNO₃ + Ba(OH)₂ ® Ba(NO₃)₂ + Ag₂O¯ + H₂O

2Ag⁺ + 2OH^- ® Ag₂O¯ + H₂O

Следует учесть, что таких гидроксидов, как AgOH и Hg(OH)₂, HgOH не существует – они сразу же разлагаются на оксид металла и воду.

б) раствором сульфата цинка (т. к. выпадает осадок на холоду):

2AgNO₃ + ZnSO₄ ® Ag₂SO₄¯ + Zn(NO₃)₂

2Ag⁺ + SO₄^2- ® Ag₂SO₄¯

в) раствором бромида стронция (т. к. выпадает осадок):

2AgNO₃ + SrBr₂ ® 2AgBr¯ + Sr(NO₃)₂

Ag⁺ + Br^- ® AgBr¯

г) медью и алюминием, т. к. они стоят в ряду напряжений левее серебра:

2AgNO₃ + Cu ® Cu(NO₃)₂ + 2Ag¯

2Ag⁺ + Cu° ® Cu²⁺ + 2Ag°¯

 

3AgNO₃ + Al ® Al(NO₃)₃ + 3Ag¯

3Ag⁺ + Al° ® Al³⁺ + 3Ag°¯

 

Задача 3. Осуществите следующие превращения:

Zn ® ZnSO₄ ® ZnCl₂ ® Zn(NO₃)₂ ® Zn(OH)₂ ® ZnO ® Na₂[Zn(OH)₄]

1. Т. к. Zn стоит в ряду напряжений до водорода, он взаимодействует с H₂SO₄:

Zn + H₂SO₄ ® ZnSO₄ + H₂­

Zn° + 2H⁺ ® Zn²⁺ + H₂°­

2. Превращения в растворах идут лишь в том случае, если при этом выделяется газ или выпадает осадок!

Для превращения из сульфата в хлорид нужно пользоваться растворами хлоридов кальция, стронция, бария, т. к. только с растворами этих солей возможен осадок:

ZnSO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ + ZnCl₂

Ba²⁺ + SO₄^2- ® BaSO₄¯

Неправильно: ZnSO₄ + 2KCl ® K₂SO₄ + ZnCl₂ (реакция до конца не идет, т. к. в процессе не образуется ни газа, ни осадка)

3. Для осуществления превращения из хлорида в нитрат нужно пользоваться растворами нитратов серебра, свинца(II), ртути(I), т. к. только с растворами этих солей возможен осадок:

ZnCl₂ + Pb(NO₃)₂ ® PbCl₂¯ + Zn(NO₃)₂

Pb²⁺ + 2Cl^- ® PbCl₂¯

4. Действие недостатком щелочи (т. к. выпадает осадок):

Zn(NO₃)₂ + Ba(OH)₂ ® Ba(NO₃)₂ + Zn(OH)₂¯

Zn²⁺ + 2OH^- ® Zn(OH)₂¯

5. Т. к. гидроксид цинка – плохо растворимое в воде основание, оно термически разлагается, теряя воду:

Zn(OH)₂ ® ZnO + H₂O (условие - нагревание)

6. Поскольку оксид цинка – амфотерный, он растворяется в избытке концентрированной щелочи при нагревании:

ZnO + H₂O + 2NaOH ® Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + H₂O + 2OH^- ® [Zn(OH)₄]^2-

 

18. Варианты самостоятельных работ по теме «Реакции ионного обмена»

Вариант 1

1. Какие из перечисленных ниже веществ подвергаются диссоциации в растворе: хлорид свинца(II), фосфорная кислота, гидроксид стронция, бромид цинка, гидроксид железа(II), сульфат алюминия? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: нитрат ртути(II), гидроксид калия, железо, сульфид бария, соляная кислота, гидроксид алюминия, оксид серы(IV). Определите, с какими из этих веществ будет взаимодействовать: а) гидроксид натрия; б) серная кислота. Напишите уравнения реакций.

3. Осуществите превращения:

Cu ® CuCl₂ ® Cu(NO₃)₂ ® Cu(OH)₂ ® CuSO₄ ® Cu(NO₃)₂ ® CuS

4. Предложите способы получения сульфата калия и сульфида бария.

 

Вариант 2

1. Какие из предложенных ниже веществ подвергаются диссоциации в водном растворе: серная кислота, гидроксид железа(II), хлорид железа(III), гидроксид калия, фосфат кальция, кремниевая кислота? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: гидроксид натрия, фосфорная кислота, гидроксид цинка, цинк, сульфат магния, карбонат бария. Определите, с какими из этих веществ будет взаимодействовать: а) соляная кислота; б) гидроксид бария. Напишите уравнения протекающих реакций.

3. Осуществите превращения:

Al ® Al₂(SO₄)₃ ® AlCl₃ ® Al(NO₃)₃ ® Al(OH)₃ ® Al₂(SO₄)₃ ® K[Al(OH)₄]

4. Предложите способы получения сульфата магния и фосфата кальция.

 

Вариант 3

1. Какие из предложенных веществ подвергаются диссоциации в растворе: гидроксид хрома(III), йодид бария, азотная кислота, карбонат кальция, едкое кали, сульфат железа(III)? Напишите уравнения реакций.

2. Даны вещества: карбонат натрия, гидроксид меди(II), нитрат серебра, азотная кислота, гидроксид бария, сульфат стронция. С какими из этих веществ взаимодействует: а) фосфат калия; б) соляная кислота? Напишите уравнения протекающих реакций.

3. Осуществите превращения:

S ® SO₂ ® K₂SO₃ ® K₂SO₄ ® K₂S ® KCl ® KNO₃

4. Предложите способы получения бромида бария и нитрата цинка.

Гидролиз солей

Растворы солей, образованных катионами слабых оснований или анионами слабых кислот, показывают либо кислую, либо щелочную реакцию среды. В рамках ионной теории Аррениуса это объясняется протеканием реакций гидролиза. В общем случае гидролиз определяется как взаимодействие соли с водой:

 

Соль + Вода = Кислота + Основание

 

Гидролиз – это реакция, обратная нейтрализации:

Нейтрализация

Кислота + Основание ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ® Соль + Вода

Гидролиз

Возможность и характер протекания гидролиза определяется природой соли, т. е. природой кислоты и основания, из которых образована соль.

Слово «гидролиз» означает разложение водой («гидро» - вода, «лизис» - разложение). Гидролиз – одно из важнейших химических свойств солей. Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.

В зависимости от того, основанием и кислотой какой силы образована соль, гидролиз ее может протекать по аниону, по катиону, по катиону и аниону одновременно, либо не протекать вовсе.

Соли, образованные многоосновными кислотами или многокислотными основаниями, гидролизуются ступенчато.

Гидролиз по катиону происходит в том случае, если основание, которым образована соль, более слабое, чем кислота. Соответственно, гидролиз по аниону происходит в том случае, если соль образована сильным основанием и слабой кислотой.

Пример 1. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (гидролиз по катиону). Растворы таких солей всегда имеют кислую реакцию среды:

а) ZnCl₂ Û Zn²⁺ + 2Cl^- pH< 7, среда кислая

Zn²⁺ + HOH Û ZnOH⁺ + H⁺ (1 ступень)

ZnCl₂ + HOH Û ZnOHCl + HCl

ZnOH⁺ + HOH Û Zn(OH)₂¯ + H⁺ (2 ступень)

ZnOHCl + HOH Û Zn(OH)₂¯ + HCl

 

б) FeSO₄ Û Fe²⁺ + SO₄^2- pH< 7, среда кислая

Fe²⁺ + HOH Û FeOH⁺ + H⁺ (1 ступень)

2FeSO₄ + 2HOH Û (FeOH)₂SO₄ + H₂SO₄

FeOH⁺ + HOH Û Fe(OH)₂¯ + H⁺ (2 ступень)

(FeOH)₂SO₄ + 2HOH Û 2Fe(OH)₂¯ + H₂SO₄

Пример 2 Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз по аниону). Растворы таких солей всегда имеют щелочную реакцию среды:

а) K₂CO₃ Û 2K⁺ + CO₃^2- pH> 7, среда щелочная

CO₃^2- + HOH Û HCO₃^- + OH^- (1 ступень)

K₂CO₃ + HOH Û KHCO₃ + KOH

HCO₃^- + HOH Û H₂CO₃ + OH^- (2 ступень)

KHCO₃ + HOH Û H₂CO₃ + KOH

 

б) Ba(NO₂)₂ Û Ba²⁺ + 2NO₂^- pH> 7, среда щелочная

NO₂^- + HOH Û HNO₂ + OH^- (1 ступень)

Ba(NO₂)₂ + 2HOH Û 2HNO₂ + Ba(OH)₂

 

Пример 3. Совместный гидролиз (по катиону и аниону). Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями, обычно протекает полностью (по катиону и аниону одновременно):

Al₂S₃ + 6H₂O ® 2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­

Подобные соли не могут существовать в водном растворе, поскольку полностью гидролизуются. Примерами таких «несуществующих» солей являются карбонаты, сульфиды, сульфиты, силикаты хрома (III), алюминия, железа (III). Поэтому подобные соединения невозможно получить путем обыкновенных обменных реакций:

2CrCl₃ + 3Na₂SO₃ + 3H₂O ® 2Cr(OH)₃¯ + 6NaCl + 3SO₂­

Fe₂(SO₄)₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O ® 2Fe(OH)₃¯ + 3K₂SO₄ + 3CO₂­

 

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуются, потому что катионы и анионы этих солей не связываются с ионами Н⁺ и ОН^- воды, т. е. не образуют с ними молекул слабых электролитов. Среда растворов этих солей – нейтральная, т. к. концентрации ионов Н⁺ и ОН^- в их растворах равны, как в чистой воде. Примерами солей, не подвергающимся гидролизу, являются K₂SO₄, BaCl₂, Sr(NO₃)₂, NaJ и др., т. к. они образованы сильными кислотами и основаниями (щелочами).

 

 

20. Варианты самостоятельных работ по гидролизу солей

Вариант 1

1. Какие из ниже перечисленных солей будут подвергаться гидролизу: нитрат алюминия, карбонат бария, сульфид натрия, сульфат свинца(II), нитрат калия, сульфит железа(III)? Напишите уравнения реакций.

2. К раствору сульфида бария прилили раствор нитрата алюминия. Напишите уравнения протекающей реакции.

 

Вариант 2

1. Какие из ниже перечисленных солей будут подвергаться гидролизу: сульфид бария, карбонат кальция, нитрат железа(II), карбонат хрома(III), иодид серебра, хлорид натрия. Напишите уравнения реакций.

2). К раствору хлорида железа(III) прилили раствор сульфита натрия. Напишите уравнение протекающей реакции.

Вариант 3

1. Какие из ниже перечисленных солей будут подвергаться гидролизу: силикат калия, бромид бария, сульфид меди(II), сульфат алюминия, карбонат железа(III), сульфат стронция. Напишите уравнения реакций.

2. К раствору сульфата хрома (III) прилили раствор карбоната натрия (соды). Напишите уравнение протекающей реакции.

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: