Печатать книгуПечатать книгу

§ 3.3. Основания

Сайт: Профильное обучение
Курс: Химия. 11 класс
Книга: § 3.3. Основания
Напечатано:: Гость
Дата: Вторник, 7 Май 2024, 11:05

Оглавление

Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп ОН.

Гидрат аммиака NH3 ∙ H2O также относится к основаниям, поскольку в водных растворах аммиака присутствуют гидроксид-анионы ОН−.

Номенклатура и классификация оснований

Названия оснований состоят из слова «гидроксид» и названия металла с указанием его степени окисления в случае, если она переменная: NaOH — гидроксид натрия, Fe(OH)2 — гидроксид железа(II).

В основе классификации оснований лежат различные признаки.

1. Число групп ОН. По числу групп ОН, приходящихся на один атом металла, различают однокислотные (NaOH, KOH, LiOH) и многокислотные (Mg(OH)2, Ca(OH)2, Fe(OH)2) основания.

2. Растворимость в воде. Неорганические основания — твёрдые вещества, за исключением гидрата аммиака NH3 ∙ H2O (рис. 6.3.). По растворимости твёрдые основания делят на растворимые (щёлочи) и нерастворимые. К щелочам относятся основания, которые образованы металлами IA-группы (LiOH, NaOH и другие) и щёлочноземельными металлами (Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2). Сведения о растворимости оснований в воде приведены в «Таблице растворимости кислот, оснований, солей» (см. форзац учебника).

3. Сила электролита. Изучив химию в 9-м классе, вы уже знаете, что по способности диссоциировать на ионы в растворах различают сильные и слабые электролиты. Основания диссоциируют на ионы металлов (или аммония NH subscript 4 superscript plus) и гидроксильные группы ОН−. Все щёлочи являются сильными электролитами. К сильным электролитам относится даже малорастворимый Ca(OH)2.

Слабые электролиты — все нерастворимые основания, например, Mg(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)3 и растворимый NH3 ∙ H2O. Слабыми электролитами являются гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами: Zn(OH)2, Be(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3).

img
Рис. 6.3. Образцы оснований: а — гидроксид кальция, б — гидроксид натрия, в — гидроксид меди(II), г — гидроксид цинка, д — гидроксид алюминия

Химические свойства и получение щелочей

К общим химическим свойствам щелочей относят их действие на индикаторы и образование солей в реакциях с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и рядом солей. Кроме того, некоторые щёлочи могут разлагаться при нагревании.

Общие химические свойства щелочей обусловлены наличием иона OH– в их водных растворах: KOH → K+ + OH–, Сa(OH)2 → Сa2+ + 2OH–.

В качестве примеров приведём следующие реакции:

1) с кислотами:

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

2) с кислотными и амфотерными оксидами:

2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O,

2NaOH + ZnO equals with сплавление on top Na2ZnO2 + H2O;

3) с амфотерными гидроксидами:

Al(OH)3 + 3NaOH(р-р) = Na3[Al(OH)6],

Al(OH)3 + NaOH(тв) equals with t on top NaAlO2 + 2H2O;

4) с солями:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl (реакция обмена);

5) разложение некоторых щелочей при нагревании:

Ca(OH)2 equals with t on top CaO + H2O,

Ba(OH)2 equals with t on top BaO + H2O.

Щёлочи чаще всего получают следующими способами:

1) взаимодействием активных (щелочных и щёлочноземельных) металлов с водой:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑,

Сa + 2H2O = Сa(OH)2 + H2↑;

2) взаимодействием оксидов щелочных и щёлочноземельных металлов с водой:

Na2O + H2O = 2NaOH,

СaO + H2O = Сa(OH)2;

3) электролизом водных растворов солей, с которым вы познакомитесь, изучая материал § 45.1.

Химические свойства и получение нерастворимых оснований

Отметим два важнейших химических свойства нерастворимых оснований:

1) при нагревании разлагаются на оксид и воду:

Fe(OH)2 equals with t on top FeO + H2O;

2) взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду:

Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O.

Для получения нерастворимых оснований на растворы солей металлов действуют растворами щелочей:

2NaOH + FeSO4 = Fe(OH)2↓ + Na2SO4.

Химические свойства и получение амфотерных гидроксидов (на примере гидроксидов цинка и алюминия)

Некоторые нерастворимые гидроксиды металлов вступают в реакции не только с кислотами, но и со щелочами. Такие гидроксиды называют амфотерными. К ним относятся Al(OH)3, Сr(OH)3, Zn(OH)2, Be(OH)2 и другие. Реагируя с кислотами, они проявляют свойства оснований (1), а при взаимодействии со щелочами — свойства кислот (2):

1) Al(OH)3 + 3НCl = AlCl3 + 3H2O,

Zn(OH)2 + 2НCl = ZnCl2 + 2H2O;

begin mathsize 14px style open table attributes columnalign right end attributes row cell space space space 2 right parenthesis space Al left parenthesis OH right parenthesis subscript 3 plus 3 NaOH stack equals space Na subscript 3 left square bracket Al left parenthesis OH right parenthesis subscript 6 right square bracket comma with гексагидроксоалюминат натрия below end cell row cell Zn left parenthesis OH right parenthesis subscript 2 plus 2 NaOH stack equals Na subscript 2 left square bracket Zn left parenthesis OH right parenthesis subscript 4 right square bracket comma with тетрагидроксоцинкат натрия below end cell end table close curly brackets number space number space number space straight в space растворе to the power of blank end style

 begin mathsize 14px style open table attributes columnalign left end attributes row cell Al left parenthesis OH right parenthesis subscript 3 plus NaOH subscript left parenthesis тв right parenthesis end subscript stack equals with t on top space NaAlO subscript 2 plus with left parenthesis мета right parenthesis алюминат натрия below 2 straight H subscript 2 straight O comma end cell row cell Zn left parenthesis OH right parenthesis subscript 2 plus 2 NaOH subscript left parenthesis тв right parenthesis end subscript stack equals with t on top Na subscript 2 ZnO subscript 2 plus with цинкат space натрия below 2 straight H subscript 2 straight O. end cell end table close curly brackets number space number space number space при space сплавлении end style

Амфотерные гидроксиды разлагаются при нагревании, образуя амфотерные оксиды и воду:

Zn(OH)2 equals with t on top ZnO + H2O;

2Al(OH)3 equals with t on top Al2O3 + 3H2O.

Амфотерные гидроксиды получают, добавляя раствор щёлочи к раствору соли:

2NaOH + ZnCl2 = Zn(OH)2↓ + 2NaCl;

3NaOH + AlCl3 = Al(OH)3↓ + 3NaCl.

При этом необходим избыток соли, так как в избытке щёлочи образующийся амфотерный гидроксид растворяется.

img

Следует отметить, что амфотерность проявляют также и органические соединения — аминокислоты, белки.

Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп ОН. Гидрат аммиака NH3 ∙ H2O тоже является основанием.

Щёлочи — растворимые в воде основания; это сильные электролиты, при их диссоциации в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы.

Общие свойства щелочей — их действие на индикаторы и образование солей в реакциях с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и солями.

Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами, при нагревании разлагаются на оксид и воду.

Амфотерные основания нерастворимы в воде, взаимодействуют с кислотами и растворами щелочей.

Щёлочи получают электролизом водных растворов солей, а также взаимодействием щелочных и щёлочноземельных металлов и их оксидов с водой.

Нерастворимые в воде основания получают действием щелочей на растворы солей металлов.

Вопросы, задания, задачи

1. Назовите основания: КОН, Са(ОН)2, Сu(OH)2, Ni(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3. Какие из них относятся к нерастворимым, малорастворимым, растворимым?

2. Приведите пример уравнения реакции взаимодействия щёлочи с амфотерным гидроксидом в:

  • а) растворе;
  • б) расплаве.

3. Докажите, что гидрат аммиака NH3 ∙ H2O относится к основаниям.

4. Перечислите химические свойства:

  • а) щелочей;
  • б) нерастворимых оснований;
  • в) амфотерных гидроксидов.

5. Составьте уравнения реакций между гидроксидом натрия и веществами, формулы которых СО2, Н2SO3, FeSO4, Mg(NO3)2. Назовите образовавшиеся соли.

6. Выберите реагент (или реагенты) для осуществления следующих превращений.

Превращение Реагенты
а) K → KОН;
б) CuCl2 → Cu(OH)2;
в) Fe2O3 → Fe(OH)3;
г) BaO → Ba(OH)2		 1) Mg(OH)2;
2) NaOH;
3) NaCl;
4) HCl;
5) H2O

7. Составьте уравнения диссоциации веществ Zn(OH)Cl и LiOH. Какое из них не относится к щелочам? Почему?

8. Составьте уравнения реакций согласно схеме:

  • a) Cu(OH)2 begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 1 on top end style CuSO4 begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 2 on top end style Cu(OH)2 begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 3 on top end style CuOH begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 4 HCl on top end style …;
  • б) Na begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 1 on top end style NaOH begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 2 on top end style Fe(OH)3 begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 3 on top end style Fe2O3 begin mathsize 12px style not stretchy rightwards arrow with 4 straight H subscript 2 SO subscript 4 on top end style ….

9. Укажите окраску лакмуса в растворе, полученном при добавлении к раствору, содержащему гидроксид натрия массой 10 г, раствора, содержащего серную кислоту такой же массы.

10. К раствору гидроксида натрия массой 150 г с массовой долей щёлочи 3 % добавили натрий массой 2,3 г. Определите массовую долю вещества в конечном растворе (с точностью до четырёх значащих цифр).

Самоконтроль

1. Щелочами являются:

  • а) Са(ОН)2;
  • б) Al(OH)3;
  • в) Ва(OH)2;
  • г) Fe(OH)3.

2. Гидроксид цинка при взаимодействии со щёлочью может образовать:

  • а) ZnCl2;
  • б) K2ZnO2;
  • в) Zn(OH)Cl;
  • г) K2[Zn(OH)4].

3. Гидроксид натрия реагирует с:

  • а) СuCl2;
  • б) KCl;
  • в) Zn(OH)2;
  • г) SO2.

4. Получить Fe(OH)3 можно взаимодействием:

  • а) FeCl3 и Mg(OH)2;
  • б) Fe2O3 и H2O;
  • в) Fe(NO3)3 и NaOH;
  • г) FeСl3 и KOH.

5. Действием воды можно осуществить превращение:

  • а) Fe2O3 → Fe(OH)3;
  • б) ВаO → Ва(OH)2;
  • в) Ba(NO3)2 → Ba(OH)2;
  • г) Сu → Cu(OH)2.