Вспомните реакции между веществами разных классов, в результате которых образуются соли. Как классифицируют эти вещества, как образуются их названия и какими общими свойствами они обладают?
Реакции между веществами разных классов, приводящие к образованию солей, включают взаимодействие кислот с основаниями, кислот с металлами, кислотными оксидами, основными оксидами и другими соединениями.
Основные типы таких реакций:
Кислота + основание → соль + вода (реакция нейтрализации). Например: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O. Кислота + металл (до водорода в ряду активности) → соль + водород. Например: 2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂↑. Кислотный оксид + основание → соль + вода. Например: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O. Основный оксид + кислота → соль + вода. Например: CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. Кислота + соль (если образуется слабая кислота, газ или осадок). Например: H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl. Основание + соль (если образуется нерастворимое основание). Например: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Соли классифицируются на средние (NaCl, K₂SO₄), кислые (NaHCO₃, KH₂PO₄), основные (CuOHCl), комплексные (K₄[Fe(CN)₆]).
Названия солей образуются по названию металла и кислотного остатка. Например, хлорид натрия (NaCl) состоит из натрия и хлорид-ионов, а сульфат кальция (CaSO₄) – из кальция и сульфат-ионов.
Общие свойства солей: большинство растворимы в воде (кроме некоторых, например, BaSO₄, AgCl), проводят электрический ток в растворах, участвуют в ионных обменных реакциях, разлагаются при нагревании, могут подвергаться гидролизу.
1. Дайте определение солей, исходя из состава этих соединений. Для каких солей это определение справедливо?
Соли – это сложные вещества, состоящие из катионов металлов (или аммония) и анионов кислотных остатков. Это определение применимо к большинству солей, но существуют и комплексные соли с более сложной структурой.
2. Как классифицируют соли? Каковы различия между основными и кислыми солями? В чём их сходство?
Соли классифицируют на средние, кислые, основные, двойные и комплексные.
Средние соли – продукт полной нейтрализации кислоты основанием, не содержат водорода и гидроксогрупп (NaCl, K₂SO₄). Кислые соли – содержат в составе катионы металлов и не полностью замещённые атомы водорода кислоты (NaHCO₃, KH₂PO₄). Основные соли – содержат гидроксогруппы, так как являются продуктом неполной нейтрализации основания (Mg(OH)Cl, Al(OH)₂Cl).
Различие между кислыми и основными солями в их составе: кислые содержат водород, а основные – гидроксогруппы. Общее у них то, что они являются продуктами неполного замещения и могут дальше реагировать до образования средних солей.
3. Охарактеризуйте растворимость солей в воде.
Растворимость солей в воде зависит от их природы. Большинство солей натрия, калия, аммония хорошо растворимы. Соли серебра, свинца, бария, кальция часто малорастворимы или нерастворимы. Точное определение растворимости проводят по таблице растворимости.
4. Из предложенного перечня выберите формулы солей: NiCl2, LiOH, POCl3, SiH4, Pb(NO3)2, Fe2(SO4)3, SCl4, CaSO4, Ba3(PO4)2, CuSO4, Sn(No3)2 — и дайте им названия. Укажите, какие из них растворимы, малорастворимы или нерастворимы в воде.
NiCl₂ (хлорид никеля(II)), Pb(NO₃)₂ (нитрат свинца(II)), Fe₂(SO₄)₃ (сульфат железа(III)), CaSO₄ (сульфат кальция), Ba₃(PO₄)₂ (фосфат бария), CuSO₄ (сульфат меди(II)), Sn(NO₃)₂ (нитрат олова(II)).
Растворимость в воде:
Растворимы: NiCl₂, Pb(NO₃)₂, Fe₂(SO₄)₃, CuSO₄, Sn(NO₃)₂. Малорастворим: CaSO₄. Нерастворим: Ba₃(PO₄)₂.
5. Запишите уравнения пяти реакций, с помощью которых можно получить сульфат цинка.
Реакция цинка с серной кислотой: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑
Реакция оксида цинка с серной кислотой: ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O
Реакция гидроксида цинка с серной кислотой: Zn(OH)₂ + H₂SO₄ → ZnSO₄ + 2H₂O
Реакция карбоната цинка с серной кислотой: ZnCO₃ + H₂SO₄ → ZnSO₄ + CO₂↑ + H₂O
Реакция сульфида цинка с серной кислотой: ZnS + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂S↑
6. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: C- > CO2- > MgCO3- > MgO- > Mg(NO3)2 - > Mg(OH)2- > MgO
Горение углерода: C + O₂ → CO₂
Взаимодействие углекислого газа с гидроксидом магния: CO₂ + Mg(OH)₂ → MgCO₃ + H₂O
Разложение карбоната магния при нагревании: MgCO₃ → MgO + CO₂↑
Растворение оксида магния в азотной кислоте: MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O
Осаждение гидроксида магния при добавлении щёлочи: Mg(NO₃)₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaNO₃
Термическое разложение гидроксида магния: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O
7. Какая масса гидрокарбоната натрия (разрыхлителя теста) потребуется для получения 9 л газов (н. у.), включая водяные пары?
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O По уравнению видно, что 2 моль NaHCO₃ дают 1 моль CO₂ и 1 моль H₂O, то есть 2 моль газа. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л, значит, 2 моль занимают 44,8 л. Масса 2 моль NaHCO₃: 2 × 84 = 168 г. На 9 л газа потребуется: 168 × (9 / 44,8) = 33,75 г NaHCO₃.
8. К 62,4 г 5 %-ного раствора хлорида бария добавили избыток раствора сульфата натрия. Рассчитайте массу выпавшего осадка.
62,4 × 0,05 = 3,12 г BaCl₂. Мольная масса BaCl₂ = 137 + 2 × 35,5 = 208 г/моль. Количество вещества: 3,12 / 208 = 0,015 моль.
Реакция: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl
Количество BaSO₄ = 0,015 моль, мольная масса = 233 г/моль. Масса осадка: 0,015 × 233 = 3,495 г.
9. Достаточно ли 50 мл 10 %-ной соляной кислоты (плотность 1,05 г/мл) для полного растворения кусочка мела (карбонат кальция) массой 5 г?
50 мл × 1,05 г/мл = 52,5 г раствора. Масса HCl: 52,5 × 0,1 = 5,25 г. Мольная масса HCl = 36,5 г/моль. Количество вещества: 5,25 / 36,5 = 0,144 моль.
Реакция: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O
Количество CaCO₃: Мольная масса CaCO₃ = 100 г/моль, количество вещества: 5 / 100 = 0,05 моль. Требуемое количество HCl: 0,05 × 2 = 0,1 моль.
Поскольку 0,144 моль HCl больше 0,1 моль, кислоты достаточно.
10. Подготовьте сообщение на тему «Значение соды в народном хозяйстве и история содового производства».
Сода (карбонат натрия, Na2CO3) играет важную роль в различных отраслях промышленности и повседневной жизни. Её основными сферами применения являются стекольное производство, химическая, текстильная, металлургическая, пищевая и фармацевтическая промышленность.
В стекольной промышленности сода используется как флюс, понижающий температуру плавления кремнезёма (SiO2), что снижает энергозатраты при производстве стекла. В химической промышленности она применяется для производства мыла, моющих средств, красителей и регуляторов pH. В текстильной отрасли её используют для обработки тканей и удаления жировых примесей. В металлургии сода служит флюсом при плавке руд и помогает удалять примеси. В пищевой промышленности она известна как пищевая сода (гидрокарбонат натрия, NaHCO3) и применяется в качестве разрыхлителя теста. В фармацевтике её используют для производства антацидов, нейтрализующих кислотность желудочного сока.
История содового производства берёт начало в XVIII веке. Ранее соду добывали из природных источников, таких как содовые озёра и зола растений. В 1791 году французский химик Николя Леблан разработал промышленный метод получения соды из поваренной соли (NaCl), серной кислоты (H2SO4), извести (CaCO3) и угля. Однако этот метод был дорогостоящим и экологически вредным. В конце XIX века бельгийский химик Эрнест Сольве предложил более эффективный аммиачный способ, в котором основными реагентами являются хлорид натрия, аммиак и углекислый газ. Этот метод до сих пор является основным в мировой промышленности.