§24. Основания, их классификация и химические свойства
Вопрос в начале параграфа
✓ Вспомните названия изученных оснований и их состав. Какая группа атомов объединяет основания? Как она влияет на их общие химические свойства?
Ответ:
Повторим определение. Основания − это сложные вещества, состоящие из металла и одной или нескольких гидроксогрупп. Основания вступают в реакции с кислотами, кислотными оксидами, солями, а также разлагаются под действием температуры.
Лабораторный опыт 19
1. В пробирку налейте 2−3 мл раствора щёлочи и несколько капель фенолфталеина. Что наблюдаете? Затем добавьте в пробирку раствор кислоты до полного обесцвечивания содержимого. Объясните результат наблюдений. Запишите уравнение реакции.
Ответ:
NaOH = $Na^{+}$+ $OH^{-}$
При добавлении нескольких капель фенолфталеина наблюдается изменение окраски раствора с бесцветной на малиновую, так как щелочная среда из−за присутствия $OH^{-}$.
Запишем уравнение реакции щелочи с кислотой:
2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$O
При добавлении кислоты окраска раствора станет бесцветной, так как кислота нейтрализует щелочь.
Лабораторный опыт 20
1. Получите нерастворимый гидроксид меди(II) реакцией обмена. Для этого в про−бирку с 2−3 мл раствора сульфата меди(II) налейте 1−2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? К полученному осадку добавьте соляную или серную кислоту до полного его растворения. Объясните результаты наблюдений, запишите уравнения реакций.
Ответ:
Запишем уравнение реакции получения нерастворимого гидроксида меди(II):
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$↓
Наблюдается образование осадка голубого цвета.
Добавим к полученному осадку соляную кислоту:
$Cu(OH)_ {2}$ + 2HCl = $CuCl_{2}$ + 2$H_{2}$O
При добавлении соляной кислоты осадок растворяется, образуется соль и вода.
Лабораторный опыт 21
1. Получите нерастворимый гидроксид меди(II) реакцией обмена. Для этого в пробирку с 2−3 мл раствора сульфата меди(II) добавьте 1−2 мл раствора щёлочи. Пробирку с осадком гидроксида меди(II) закрепите в держателе или лапке штатива и нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.
Ответ:
Запишем уравнение реакции получения нерастворимого гидроксида меди(II):
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$↓
Запишем уравнение реакции нагревания осадка:
$Cu(OH)_ {2}$ = СuO + $H_{2}$O
Наблюдается изменение окраски вещества с синего на черный, образуется оксид меди(II).
Проверьте свои знания
1. Дайте определение основаниям, предложите классификацию по двум признакам и способ образования названий.
Ответ:
Основания − это сложные вещества, состоящие из металла и одной или нескольких гидроксогрупп.
Для оснований можно предложить классификацию:
• по растворимости в воде (растворимые и нерастворимые);
• по кислотности (однокислотные и двухкислотные).
Названия оснований, как и оксидов, составляются очень просто:
гидроксид + название металла в Р.п. + валентность метала, если она переменная.
2. Перечислите химические свойства щелочей, укажите условия протекания реакций.
Ответ:
Химические свойства щелочей:
1. Взаимодействие с кислотами с образованием солей.
Реакция между щёлочью и кислотой называется реакцией нейтрализации:
$Ba(OH)_ {2}$ + 2$HNO_{3}$ = $Ba(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2$H_{2}$O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
$Ca(OH)_ {2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$ ↓ + $H_{2}$O
3. Взаимодействие с солями. Подчиняется общему правилу протекания реакций между растворами веществ − в результате её должны образоваться осадок или газ, например:
$CuSO_{4}$ + 2KOH = $Cu(OH)_ {2}$↓ + $K_{2}$ $SO_{4}$
$NH_{4}$Cl + NaOH = NaCl + $NH_{3}$↑ + $H_{2}$O
3. Сравните свойства щелочей и нерастворимых оснований.
Ответ:
Сравнение свойств щелочей и нерастворимых оснований:
1. Взаимодействие с кислотами с образованием солей. В эту реакцию вступают все основания: и щёлочи, и нерастворимые гидроксиды металлов.
Реакция между щёлочью и кислотой называется реакцией нейтрализации:
$Ba(OH)_ {2}$ + 2$HNO_{3}$ = $Ba(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2$H_{2}$O
$Fe(OH)_ {3}$ + 3HCl = $FeCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами. Это свойство характерно только для щелочей.
$Ca(OH)_ {2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$↓ + $H_{2}$O
3. Взаимодействие с солями. Характерна только для щелочей:
$СuSO_{4}$ + 2KOH = $Сu(OH)_ {2}$↓ + $K_{2}$ $SO_{4}$
$NH_{4}$Cl + NaOH = NaCl + $NH_{3}$↑ + $H_{2}$O
4. Разложение нерастворимых оснований. При нагревании нерастворимые основания разлагаются на соответствующий оксид металла и воду, щелочи не разлагаются!
$Cu(OH)_ {2}$ = CuO + $H_{2}$O
2$Fe(OH)_ {3}$ = $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$O
Примените свои знания
4. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Li → $Li_{2}$O → LiOH → $Li_{2}$ $CO_{3}$ → $CO_{2}$
Ответ:
Запишем уравнения реакций:
4Li + $O_{2}$ = 2$Li_{2}$O
$Li_{2}$O + $H_{2}$O = 2LiOH
2LiOH + $CO_{2}$ = $Li_{2}$ $CO_{3}$ + $H_{2}$O
$Li_{2}$ $CO_{3}$ + 2HCl = 2LiCl + $CO_{2}$ + $H_{2}$O
5. К 120 мл воды добавили 48 г раствора гидроксида натрия с массовой долей щёлочи 25 %. Найдите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
Ответ:
Дано:
V(воды) = 120 мл
$m_{р-ра}$(NaOH) = 48 г
ω = 25%
Найти:
$ω_{1}$ − ?
Решение:
$ω_{1}$ = $m_{в-ва}$(NaOH) : ($m_{р-ра}$(NaOH) + m(воды)) * 100% $m_{в-ва}$(NaOH) = ($m_{р-ра}$(NaOH)) * ω
$m_{в-ва}$(NaOH) = 48 г * 0,25 = 12 г
m(воды) = V * p = 120 мл * 1 г/мл = 120 г
$ω_{1}$ = 12 г : (48 г + 120 г)) * 100% = 7%
Ответ: массовая доля щёлочи в полученном растворе − 7%.
6. Найдите массу осадка, выпавшего при добавлении к 160 г 2%−ного раствора сульфата меди(II) необходимого количества раствора гидроксида натрия. Какое количество вещества гидроксида натрия вступило в реакцию?
Ответ:
Дано:
$m_{р-ра}$($CuSO_{4}$) = 160 г
ω = 2%
Найти:
m(осадка) − ?
n(NaOH) − ?
Решение:
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$
$m_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = $m_{р-ра}$($CuSO_{4}$) * ω
$m_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 160 г * 0,02 = 3,2 г
$n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 3,2 г : 160 г/моль = 0,02 моль
n(NaOH) = 2 * $n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 2 * 0,02 моль = 0,04 моль
n(осадка) = $n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 0,02 моль
m(осадка) = n * M = 98 г/моль * 0,02 моль = 1,96 г
Ответ: m(осадка) = 1,96 г; n(NaOH) = 0,04 моль.
Используйте дополнительную информацию
7. Подготовьте сообщение о получении, свойствах и применении одной из едких щелочей.
Ответ:
Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета. Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха. Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.
Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$ + $Cl_{2}$
Также гидроксид натрия можно получить при взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия или пероксида натрия с водой:
2Na + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$
2$Na_{2}$O + $H_{2}$O = 2NaOH
2$Na_{2}$ $O_{2}$ + $H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$ $O_{2}$
К химическим свойствам щелочи можно отнести взаимодействие с кислотными оксидами, кислотами и солями:
2NaOH + $CO_{2}$ = $Na_{2}$ $CO_{3}$ + $H_{2}$O
NaOH + HCl = NaCl + $H_{2}$O
2NaOH + $CuCl_{2}$ = 2NaCl + $Cu(OH)_{2}$
Гидроксид натрия используется во многих отраслях промышленности: в производстве целлюлозы и бумаги, текстиля, питьевой воды, мыла и моющих средств, а также в качестве очистителя сточных вод.
