Гидроксиды

Основания Амфолиты Кислоты

NaOH, Cu(OH)₂ Al(OH)₃, Cr(OH)₃ H₂SO₄,.H₃PO₄.

ОСНОВАНИЯ

растворимые в воде (щелочи) нерастворимые в воде

1. Взаимодействуют с кислотами с 1. Взаимодействуют с кислотами

образованием катиона соли и воды: с бразованием аниона соли и воды:

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O . 2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

2. При умеренном нагревании не разла- 2.При нагревании разлагаются на оксид

гаются на оксид и воду и воду Сu(OH)₂= CuO + H₂O.

3. Реагируют с растворами солей (если в их 3. Реакции с растворами солей

состав входит металл, способный обра- нехарактерны.

зовать нерастворимое основание):

СuSO₄+ 2KOH=Cu(OH)₂+K₂SO₄.

4. Взаимодействуют с кислотными оксидами: 4. Реакции с кислотными оксидами

2KOH+CO₂=K₂CO₃+H₂O. нехарактерны (идут очень медленно).

Амфотерные гидроксиды

образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют свойства оснований, а при взаимодействии с основаниями - свойства кислот:

Be(OH)₂ + 2HCl = BeCl₂ + 2H₂O;

H₂BeO₂ + 2KOH = K₂BeO₂ + 2H₂O.

Кислоты - сложные вещества, в состав которых входят катионы водорода, способные замещаться на катионы металлов, и кислотные остатки (анионы) (Существуют и другие определения кислот и оснований - см. дополнительную литературу). В зависимости от числа атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл, кислоты делятся на одно - и многоосновные. Например, HCl (соляная) и HNO₃ (азотная) - одноосновные, H₂SO₄ (серная) - двухосновная, H₃PO₄ (ортофосфорная) - трехосновная.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода, связанных через кислород с элементом, входящим в кислотный остаток (см. раздел “Структурные формулы”).

По составу кислотные остатки делятся на кислородсодержащие и бескислородные. Например, HNO₃, H₂SO₄ и все остальные кислоты, в состав которых входит кислород, относятся к кислородсодержащим. Кислоты типа HCl, H₂S являются бескислородными.

Химические свойства кислот

1. Водные растворы кислот взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжения до водорода, с образованием соли и выделением водорода (исключение H₂SO₄ (конц.), HNO₃):

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂­.

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂­.

2. Кислоты взаимодействуют с основными оксидами и основаниями с образованием соли и воды:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O;

NaOH + HCl = NaCl + H₂O (реакция нейтрализации).

3. Кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами с образованием соли и воды: Cr₂O₃ + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂O.

4. При нагревании все кислоты разлагаются, образуя кислотный оксид (если он устойчив) и воду: H₂SiO₃ = SiO₂ + Н₂О.

Если соответствующий (по степени окисления элемента) оксид не устойчив, то образуется вода и продукты разложения оксида:

4HNO₃ = 2H₂O + O₂ + 4NO₂.

Соли - это продукты полного или частичного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла или гидроксогрупп в основании на кислотные остатки. В случае полного замещения образуются средние (нормальные соли). В случае частичного замещения получаются кислые и основные соли.

Средние соли образуются при взаимодействии кислот с основаниями, когда вещества взяты в количествах, достаточных для полного замещения атомов водорода в кислоте на атом металла или гидроксильных групп в основании на кислотный остаток:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O.

хлорид Al

Кислые соли образуются многоосновными кислотами при взаимодействии кислот с основаниями в тех случаях, когда количество взятого основания недостаточно для образования средней соли (т.е. взят избыток кислоты), например:

H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O.

гидросульфат Na

Соли

средние (нормальные) кислые основные

Na₃PO₄-ортофосфатNa; Na₂HPO₄-гидроорто- Mg(OH)Cl-хлорид

K₂SO₄-сульфат калия. фосфат натрия;гидроксомагния;

NaH₂PO₄-дигидроор-Al(OH)₂NO₃-нитрат

тофосфат натрия. дигидроксоалюминия

Как видно из реакции, гидроксида натрия взято вдвое меньше, чем это требовалось бы для полного замещения атомов водорода на атом металла. При добавлении NaOH к раствору кислой соли получается средняя соль:

NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O.

сульфат Na

Основные соли могут быть образованы только многокислотными основаниями и в тех случаях, когда взятого количества кислоты недостаточно для образования средней соли (избыток щелочи), например:

Fe(OH)₃ + H₂SO₄ = FeOHSO₄ + 2H₂O.

сульфат

гидроксожелеза (Ш)

При добавлении к основной соли кислоты, можно получить среднюю, например:

2FeOHSO₄ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O.

сульфат Fe(III)

Пример 10. Написать уравнения и назвать соль-продукт взаимодействия:

а) CrOиCr₂O₃с растворамиH₂SO₄иNaOH;

б) Cu(OH)₂с недостатком и избыткомHNO₃.

Решение.а)CrO-основной, аCr₂O₃-амфотерный оксид. Поэтому оксид хрома (II) взаимодействует с кислотами, но не взаимодействует со щелочами, а амфотерный оксид хрома (Ш) взаимодействует и с кислотами, и со щелочами:

СrO+H₂SO₄=CrSO₄+H₂O, (сульфат хромаII);

Cr₂O₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₂ + 3H₂O, Cr₂O₃ + 6NaOH = 2Na₃CrO₃ + 3H₂O.

сульфат хрома (III)ортохромит натрия

б) При взаимодействии гидроксида меди с недостатком кислоты образуется основная соль:

Cu(OH)₂ + HNO₃ = CuОНNO₃ + H₂O.

нитрат

гидроксомеди (II)

При взаимодействии с избытком кислоты образуется средняя соль (кислая не может образоваться, так как кислота -одноосновная)

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O.

(нитрат меди (II).

Пример 11.Какая соль образуется при взаимодействии 1 моль гидроксида кальция и 2 моль серной кислоты?

Решение.Запишем уравнение реакции:Ca(OH)₂+H₂SO₄=CaSO₄+ 2H₂O.

Из уравнения видно, что при взаимодействии 1 моль гидроксида и 1 моль кислоты получается средняя соль. По условию кислоты взято в избытке(2 моль), следовательно, получается не средняя соль, акислая, то есть гидросульфат кальция

Ca(OH)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(НSO₄)₂ + 2H₂O.

Пример 12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Fe ® Fe₂O₃ ® Fe₂(SO₄)₃ ® Fe(OH)₃ ® FeOH(NO₃)₂ ® Fe(NO₃)₃.

Решение. 1. Одним из способов получения оксидов является прямой синтез из элементов:

4Fe+ 3O₂=Fe₂O₃;

2.Действуя на оксид железа (III) серной кислотой получим соль сульфат железа:

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O;

3.Чтобы получить нерастворимое основаниеFe(OH)₃надо подействовать на раствор соли щелочью:

Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃¯ + 3Na₂SO₄;

4. Для получения основной солиFeOH(NO₃)₂надо подействовать на гидроксид железа азотной кислотой, взятой в количестве, достаточном для замены двух гидроксогрупп из трех на кислотные остатки, (т.е. недостаток кислоты):

Fe(OH)₃ + 2HNO₃ = FeOH(NO₃)₂ + 2H₂O;

5. Для получения средней солиFe(NO₃)₃надо к основной соли прибавить необходимое количество кислоты для замены гидроксогруппы на кислотный остаток;

FeOH(NO₃)₂ + HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + H₂O.

Пример 13. Составить формулу основной алюминиевой соли соляной кислоты.

Решение. Формула гидроксида алюминия-Al(OH)₃-(алюминий трехвалентен, а гидроксогруппа-одновалентна), формула соляной кислоты-HCl(т.е. кислотный остаток-одновалентен). Таким образом, искомая соль должна состоять из одновалентных кислотных остатков соляной кислоты-Cl^-, которые замещают гидроксогруппы основания. Поскольку на кислотный остаток могут заместиться с образованием основных солей две гидроксогруппы, алюминий может дать две основные соли-с одновалентным основным остатком-[Al(OH)₂]^+1`и двухвалентным [AlOH]⁺². Таким образом, формулы солей-Al(OH)₂Cl– хлориддигидксоалюминия иAlOHCl₂-хлоридгидксоалюминия .