ЛР БТС / 0501_Конунников_отсчет ЛР1

2

Цели работы: ознакомление с методами получения кислот, солей и оснований и изучение их химических свойств.

Основные теоретические положения

Оксииды − соединения химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

Оксиды бывают кислотные и основные. Большинство кислотных оксидов

хорошо реагирует с водой, давая кислоту.

Пример: СО2 + Н2О = Н2СО3 (угольная кислота)

Не все кислотные оксиды могут непосредственно с водой реагировать.

Зато все кислотные оксиды реагируют с основаниями. При этом получается сразу соль.

Пример: SiО2 + Н2О = реакция не идет.

SiО2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O. Na2SiO3 + 2 HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

Оксиды, которые взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды, называются кислотными оксидами. Они образованы в основном неметаллами. Следует запомнить оксиды хрома (CrO3) и марганца (Mn2O7), в

которых металлы имеют наибольшую из всех возможных степень окисления.

Оксиды, которые взаимодействуют с КИСЛОТАМИ с образованием соли и воды, называются основными оксидами.

Основные оксиды образуются только металлами. Некоторые из них легко реагируют с водой, давая соответствующее основание.

Например: CaO + H2O = Ca(OH)2 (основание – гидроксид кальция).

Общее свойство основных оксидов заключается в способности реагировать с кислотами с образованием соли и воды.

Кислоты — соединение химического элемента, способные отдавать катион водорода, либо которые содержат кислотный остаток.

3

Свойства кислот определяются тем, что они способны заменять в своих молекулах атомы водорода на атомы металлов.

Например: H2SO4 + Mg = MgSO4 + H2

Кислоты классифицируют по таким признакам:

а) по наличию или отсутствию кислорода в молекуле, которые делятся на кислородсодержащие и бескислородные и представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Классификация кислот по составу.

б) по числу атомов водорода, которые представлены в таблице 2.

4

Химические свойства кислот:

1.Действие растворов кислот на индикаторы, т.е. растворы кислот в воде изменяют окраску специальных веществ – индикаторов (вещества сложного строения). По окраске индикаторов определяют присутствие кислоты.

2.Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации).

Кислота реагируют с основанием с образованием соли, в которой всегда в неизменном виде обнаруживается кислотный остаток. Вторым продуктом реакции нейтрализации обязательно является вода.

3. Взаимодействие кислот с основными оксидами. Поскольку основные оксиды – ближайшие родственники оснований – с ними кислоты также вступают в реакции нейтрализации.

Пример: 2 HCl + CaO = CaCl2 + H2O

Как и в случае реакций с основаниями, с основными оксидами кислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации.

4. Взаимодействие кислот с металлами. Для взаимодействия кислот с

металлом нужно, чтобы металл должен быть достаточно активным

(реакционноспособным) по отношению к кислотам, кислота должна быть

достаточно сильной.

Соли – это сложные вещества, образованные атомами металлов и кислотными остатками.

Соли бывают средние (нормальные), кислые и основные.

Средние соли – это продукты полного замещения водорода в кислоте на атомы металла или гидроксогруппы ОН- в основании на кислотный остаток.

Кислые соли – продукты неполного замещения атомов водорода кислоты на атомы металлов. Кислые соли могут быть образованы только от многоосновных кислот. Хлороводородная кислота HCl кислых солей не имеет.

Кислые соли диссоциируют ступенчато. Например: KH2PO4 → K+ + H2PO4-,

H2PO4- H+ + HPO42-,

5

HPO42- H+ + PO43-,

Основные соли – продукты неполного замещения ионов ОНоснования на ионы кислотных остатков. Они могут быть образованы только многокислотными основаниями. Гидроксиды щелочных металлов основных солей не имеют.

Кислоты классифицируют по таким признакам:

1.По растворимости:

a.рстворимые – KCI, Ba(NO3)2, CuSO4,

b.нерастворимые– BaSO4, AgCI, Ca3(PO4)2.

2.По свойствам:

a.cредние или нормальные – Na2SO4, MgCI2

b.кислые – KHSO4, Ca(H2PO4)2

c.основные – CuOHCI, AI(OH)2NO3.

Химические свойства солей:

1.Растворы солей взаимодействуют с металлами, расположенными в ряду напряжений левее, чем металл, входящий в состав соли.

2.Растворимые в воде соли взаимодействуют с основаниями.

3.Соли взаимодействуют с растворами кислот

4.Водные растворы солей взаимодействуют между собой с образованием новых солей

5.Растворы солей взаимодействуют с неметаллами

6.Многие соли при нагревании разлагаются, особенно легко – карбонаты

7.Некоторые соли взаимодействуют с водой с образованием кристаллогидратов.

Основание — сложное вещество, которое состоит из атома металла или иона аммония и гидроксогруппы (−OH).

Основания получают различными способами. Самый простой – взаимодействие металла с водой (пример 1), оксида с водой (пример 2),

щелочей с солями (пример 3).

Пример 1: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2.

6

Пример 2: Na2O + H2O → 2NaOH.

Пример 3: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

Основания классифицируются по двум признакам:

1.По количеству групп ОН – однокислотные и многокислотные.

2.По растворимости в воде – щёлочи (растворимые) и нерастворимые.

Щёлочи (сильные основания) образуются щелочными металлами – литием (Li), натрием (Na), калием (K), рубидием (Rb) и цезием (Cs).

Кроме того, к активным металлам, образующим щёлочи, относят щелочноземельные металлы – кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba). Эти элементы образуют следующие основания: LiOH; NaOH; KOH; RbOH; CsOH; Ca(OH)2; Sr(OH)2; Ba(OH)2.

Основные химические свойства оснований описаны в таблице 3.

Таблица 3 – Основные химические свойства оснований.

7

Обработка результатов эксперимента.

Опыт 1.12.

CuSO4 + 2NaOH→Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (Синий осадок). Cu2+ + SO4 2- + 2Na+ + OH- = Cu2+ + (OH)2 - + Na2 + + SO4 2- 2Na+ + OH- = Na2 + + (OH)2 -

CuSO4 – Сульфат меди (II); NaOH – гидроксид натрия; Cu(OH)2 –

гидроксид меди (II); Na2SO4 – сульфат натрия.

Опыт 2.5.

Mn(OH)2 + HCl→ MnCl2 + H2O (растворение осадка). Mn2+ + (OH)2 – + H+ + Cl- = Mn2+ + Cl2- + H2O

(OH)2 – + H+ + Cl- = Cl2- + H2O

Mn(OH)2 – гидроксид марганца (II); HCl – соляная кислота; MnCl2 –

хлорид марганца (II); H2O – вода.

Полуили реакциями:

2NaOH + MnSO4→ Mn(OH)2↓ + Na2SO4

2Na+ + OH- + Mn2+ + SO4 2- = Mn2+ + (OH)2- + Na2 + + SO4 2- 2Na+ + OH- = (OH)2- + Na2 +

NaOH – гидроксид натрия; MnSO4 – сульфат марганца; Mn(OH)2 –

гидроксид марганца; Na2SO4 – сульфат натрия.

CuSO4 + 2NaOH→Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (Синий осадок). Cu2+ + SO4 2- + 2Na+ + OH- = Cu2+ + (OH)2 - + Na2 + + SO4 2- 2Na+ + OH- = Na2 + + (OH)2 -

CuSO4 – Сульфат меди (II); NaOH – гидроксид натрия; Cu(OH)2 –

гидроксид меди (II); Na2SO4 – сульфат натрия.

Опыт 1.13 и 2.3.

Результаты опытов 1.13 и 2.3 приведены в таблице 4.

8

Таблица 4 – результаты опытов 1.13 и 2.3.

Опыт 1.14.

NaOH + фенолфталеин → изменение цвета (фиолетовый цвет).

NaOH + HCl → NaCl + H2O - изменение цвета фиолетового на прозрачный (реакция нейтрализации).

Na+ + OH- + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O OH- + H+ = H2O

NaOH – гидроксид натрия; HCl – соляная кислота; NaCl – хлорид натрия; H2O – вода.

Опыт 1.16.

NiSO4 + 2NaOH → Ni(OH)2↓ + Na2SO4 (образование осадка светло-

голубого цвета).

Ni(OH)2 + HCl → NiCl2 + H2O (растворимый осадок). Ni2+ + (OH)2 - + H+ + Cl- = Ni2+ + Cl2 - + H2O

(OH)2 - + H+ + Cl- = Cl2 - + H2O

NiSO4 – сульфат никеля (II); NaOH – гидроксид натрия; NiCl2 – хлорид никеля (II); Na2SO4 – сульфат натрия.

Опыт 1.18.

ZnSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + Zn(OH)2↓ (образование осадка). Zn2+ + SO4 2- + 2Na+ + OH- = Na2 + + SO4 2- + Zn2+ + (OH)2 – 2Na+ + OH- = Na2 + + (OH)2 –

9

ZnSO4 – сульфат цинка; NaOH – гидроксид натрия; Na2SO4 – сульфат натрия; Zn(OH)2 – гидроксид цинка.

Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O (растворение осадка). Zn2+ + (OH)2 – + 2H+ + Cl- = Zn2+ + Cl2 - + 2H2O

2H+ + (OH)2 – + Cl- = Cl2 - + 2H2O

Zn(OH)2 – гидроксид цинка; HCl – соляная кислота; ZnCl2 – хлорид цинка; H2O – вода.

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] (растворение осадка). Zn2+ + (OH)2 – + 2Na+ + OH- = Na2 + + Zn2+ + (OH)4 –

2Na+ + (OH)2 – + OH- = Na2 + + (OH)4 –

Zn(OH)2 – гидроксид цинка (II); NaOH – гидроксид натрия; Na2[Zn(OH)4]

– тетрагидроксоцинкат(II) натрия.

Опыт 1.19.

Cr2(SO4)3 + NaOH → Cr(OH)3↓ + Na2SO4 (образование белого осадка;

изменение цвета на зеленый).

Cr23+ + (SO4)3 2- + Na+ + OH- = Cr3+ + (OH)3 - + Na2 + + SO4 2- 2Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

Cr2(SO4)3 – сульфат хрома(III); NaOH – гидроксид натрия; Cr(OH)3 –

гидроксид хрома (III); Na2SO4 – сульфат натрия.

Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O (растворение осадка). Cr23+ + (OH)3 – + 3H+ + Cl- = Cr 3+ + Cl3 - + 3H2O

2Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

Cr(OH)3 – гидроксид цинка (III); HCl – соляная кислота; CrCl3 – Хлорид хрома (III); H2O – вода.

Опыт 2.8.

Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl3 + BaSO4↓ (образование белого осадка). Na2 + + SO4 2- + Ba2+ + Cl2 - = 2Na+ + Cl3 - + Ba2+ + SO4 2-

Na2 + + Cl2 - = 2Na+ + Cl3 -

Na2SO4 – сульфат натрия; BaCl2 – хлорид бария; NaCl3 – хлорид натрия;

BaSO4 – сульфат бария.