Подробное решение §10 для учащихся 9 класса, Учебник по химии, авторы: Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, издательский центр «Вентана-Граф».
? Какие группы оснований вам известны?
Основания можно разделить на несколько групп по разным признакам. По растворимости в воде их делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые основания. По силе различают сильные и слабые основания.
В чем состоят их различия по физическим и химическим свойствам?
| Свойство | Щёлочи (растворимые основания) | Нерастворимые основания |
| Физические свойства | Твёрдые кристаллические вещества, обычно белого цвета.При растворении в воде образуют мылкие на ощупь растворы.Некоторые гигроскопичны (например, гидроксиды щелочных металлов). | Обычно выпадают в осадок, который со временем может кристаллизоваться.Часто имеют окраску (гидроксиды переходных металлов).Нелетучие, не имеют запаха. |
| Химические свойства | Вступают в реакции с кислотами, кислотными оксидами и солями (в растворе).Изменяют окраску индикаторов (например, лакмуса или фенолфталеина).При диссоциации в воде образуют только гидроксид-ионы (OH−)Вызывают сильные химические ожоги. | Проявляют меньшую реакционную способность по сравнению со щёлочами.Вступают в реакции с кислотами с образованием соли и воды. |
Какие основания известны человеку с глубокой древности? Какое применение они находили?
С глубокой древности известны такие основания, как гидроксид кальция (гашеная известь) и природные соединения, содержащие карбонаты щелочных металлов (сода и поташ). Их использовали в строительстве (известковый раствор), мыловарении, обработке тканей и пище, производстве стекла и для бальзамирования.
- Известковые отложения и щелока
- Гидроксид кальция (известь): Получали обжигом известняка, а затем «гасили», добавляя воду.
Применение: Использовали как вяжущее (скрепляющее) вещество в строительстве (известковый раствор), а также для дезинфекции и обработки деревьев от вредителей.
- Щелока (водный настой древесной золы): Содержала в основном карбонаты калия и натрия.
Применение: Использовалась для мытья и стирки вместо мыла, а также для выделки кож.
- Природная сода и поташ
- Сода (природный натрон): Встречалась в натронных озёрах и выделялась из речной воды.
Применение: Использовалась для бальзамирования, отбеливания тканей, в производстве мыла и стекла, а также при варке пищи.
- Карбонат калия (поташ): Основной компонент щелоки из золы многих растений, в том числе древесины.
Применение: Использовался в производстве стекла и мыла, как и сода
Задание. Приведите примеры уравнений реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионной форме, характеризующие химические свойства растворимого, нерастворимого и амфотерного оснований.
Ответ:
1. Растворимые основания (щелочи)
- Электролитическая диссоциация
KOH ↔ K+ + OH—
- Взаимодействие с кислотами (нейтрализации)
KOH + HCl = KCl + H2O
K+ + OH— + H+ + Cl— = K+ + Cl— + H2O
OH— + H+ = H2O
- Взаимодействие с кислотными оксидами
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
2K+ + 2OH— + CO2 = 2K+ + CO32- + H2O
2OH— + CO2 = CO32- + H2O
- Взаимодействие с растворами солей
2NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(HO)2 ↓
2Na+ + 2OH— + Cu2+ + SO42- = 2Na+ + SO42- + Cu(HO)2 ↓
2OH— + Cu2+ = Cu(HO)2 ↓
2. Нерастворимое основание (Cu(OH)2)
- Реакция с кислотой:
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ + 2Cl− →Cu2+ + 2Cl− + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ + 2H2O
- Примечание: Реакции с нерастворимыми основаниями не идут в сокращенной ионной форме, так как нерастворимое основание присутствует в исходной реакции.
3. Амфотерное основание (Al(OH)3)
- Реакция с кислотой:
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl−→Al3+ +3Cl− + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
- Реакция со щелочью (для образований комплексной соли):
Al(OH)3 + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4]
Al(OH)3 + Na+ + OH− + H2O → Na+ + [Al(OH)4]−
Al(OH)3 + OH− → [Al(OH)4]−
Лабораторный опыт
1. В первую пробирку налейте 2 мл раствора сульфата меди (II) CuSO4, а во вторую 2 мл раствора хлорида железа (III) FeCl3.
2. В каждую пробирку медленно добавьте раствор гидроксида натрия NaOH до появления признака реакции.
3. В каждую из пробирок добавьте растворы разбавленных кислот: в первую – серной H2SO4, во вторую – соляной HCl.
4. Отметьте наблюдения, укажите признаки реакций и составьте полные и сокращённые ионные уравнения.
Ответ:
При добавлении раствора гидроксида натрия к раствору сульфата меди (II), наблюдается выпадение синего осадка и обесцвечивание раствора:
CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2 ↓
Cu2+ + SO42- + 2Na+ + 2OH— = 2Na+ + SO42- + Cu(OH)2 ↓
Cu2+ + 2OH— = Cu(OH)2 ↓
При добавлении раствора гидроксида натрия к раствору хлорида железа (III), наблюдается выпадение бурого осадка и обесцвечивание раствора:
FeCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Fe(OH)3 ↓
Fe3+ + 3Cl— + 3Na+ + 3OH— = 3Na+ + 3Cl— + Fe(OH)3 ↓
Fe3+ + 3OH— = Fe(OH)3 ↓
При добавлении раствора серной кислоты к осадку гидроксида меди (II), наблюдается его растворение и окрашивание раствора в первоначальный синий цвет:
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ + SO42- = Cu2+ + SO42- + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O
При добавлении раствора соляной кислоты к осадку гидроксида железа (III), наблюдается его растворение и окрашивание раствора в первоначальный желто-коричневый цвет:
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl— = Fe3+ + 3Cl— + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
Вопросы и задания
1. Дайте определения сильных и слабых электролитов. Назовите основания и кислоты – сильные электролиты.
Ответ:
Сильные электролиты – химические соединения, молекулы которых в растворах практически полностью диссоциированны на ионы. Слабые электролиты – химические соединения, молекулы которых в растворах (даже в сильно разбавленных) незначительно диссоциированны на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К сильным основаниям относятся все щёлочи: гидроксид лития LiOH, гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид рубидия RbOH, гидроксид цезия CsOH, гидроксид кальция Ca(OH)2, гидроксид стронция Sr(OH)2, гидроксид бария Ba(OH)2. К сильным кислоты относятся, например: соляная кислота HCl, бромоводородная кислота HBr, иодоводородная кислота HI, азотная кислота HNO3, серная кислота H2SO4, хлорная кислота HClO4.
2. Гидроксид алюминия – амфотерное малорастворимое в воде основание. С помощью уравнений реакций объясните, что происходит при его диссоциации.
Ответ:
Гидроксид алюминия диссоциирует ступенчато:
Al(OH)3 ⇄ Al(OH)2+ + OH—
Al(OH)2+ ⇄ AlOH2+ + OH—
AlOH2+ ⇄ Al3+ + OH—
3. Между какими парами веществ возможна обратимая реакция?
1) FeCl3 и KOH; 2) KOH и HCl; 3) K2CO3 и HNO3; 4) KI и CaCl2.
Ответ:
Между KI и CaCl2 возможна обратимая реакция, т. к. в результате реакции не образуются нерастворимые, газообразные вещества, слабые электролиты.
2KI + CaCl2 ⇄ 2KCl + CaI2
2K+ + 2I— + Ca2+ + 2Cl— ⇄ 2K+ + 2Cl— + Ca2+ + 2I—
4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: Ca ⟶ Ca(OH)2 ⟶ CaCO3 ⟶ CaO ⟶ Ca(OH)2 ⟶ CaCl2.
Ответ:
Ca + 2H2O ⟶ Ca(OH)2 + H2↑
Ca(OH)2 + CO2 ⟶ CaCO3 + H2O
CaCO3 (t°) ⟶ CaO + CO2↑
CaO + H2O ⟶ Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2HCl ⟶ CaCl2 + 2H2O