Определение оксиды основания кислоты соли: Напишите пожалуйста определения: 1)кислоты 2)основания 3)соли 4)оксидов 5)названия кислот и

Содержание

I Определение оксидов, кислот, оснований, солей.

Методические
рекомендации для учащихся первого курса
по теме: «Основные классы неорганических
соединений»

1. ОКСИДЫ
– сложные вещества, состоящие из двух
элементов, одним из которых является
кислород в степени окисления -2.
Элементом
может быть как металл, так и неметалл.

2. КИСЛОТЫ
– сложные вещества, состоящие из атомов
водорода, способных
замещаться атомами металла,

и кислотных остатков. Водород в формулах
кислот всегда пишется на первом месте.

Кислоты – это
гидроксиды неметаллов.

3. ОСНОВАНИЯ
– сложные вещества, состоящие из атомов
металла и одной или нескольких
гидроксогрупп ОН.

Основания – это
гидроксиды металлов.

4. СОЛИ
– сложные вещества, состоящие из атомов
металла и кислотных остатков.

II Классификация оксидов

Все оксиды делят
на две группы: солеобразующие
и несолеобразующие.

Несолеобразующие
– это оксиды, которые не образуют солей
ни с кислотами, ни

с основаниями. К
ним относятся оксиды: CO,
NO,
N2O,
SiO.
Все эти оксиды –

оксиды неметаллов.

Солеобразующие
оксиды

это оксиды, которые образуют соли
либо с кислота-

ми,
либо с основаниями.

Солеобразующие
оксиды
делят
на три группы: кислотные,
основные и амфо-

терные.

КИСЛОТНЫЕ
ОКСИДЫ –
это
оксиды, которым соответствуют кислоты.
К

ним относятся все
оксиды неметаллов
(за исключением несолеобразующих) и

оксиды металлов
с валентностью 4 и больше.

Например:
SO3
– H2SO4
SO2
– H2SO3
CO2
– H2CO3

SiO2
– H2SiO3

P2O5
– H3PO4
и
HPO3
N2O5
– HNO3
CrO3
– H2CrO4
SeO2
– H2SeO3

(Оксиды S,
C,
Si,
P,
N
– это оксиды неметаллов, а оксиды Cr
(VI)
и Se
(IV)
– это

оксиды металлов.
Однако и те и другие – это кислотные
оксиды).

Таким образом,
надо иметь в виду, что оксиды неметаллов
– это всегда кислотные

оксиды, а оксиды
металлов могут быть как основными, так
и кислотными.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Валентность (и степень окисления)
элемента в оксиде

и кислоте должны
быть ОДИНАКОВЫМИ.

Формулу кислоты
легко записать по формуле оксида Для
этого надо мысленно

(или на черновике)
прибавить
воду Н
2О
к оксиду
и
(если в этом есть необходи-

мость) сократить.

Например:
формула оксида N2O3.
Прибавляем к N2O3
воду Н2О.Получаем

Н2
N2O4;
сокращаем на 2 – получаем НNO2.

Второй пример:
формула оксида V2O5.
Прибавляем к V2O5
воду Н2О.

Получаем — Н2
V2O6;
сокращаем на 2 – получаем НVO3.

Третий пример:
формула оксида Cl2O7.
Прибавляем к Cl2O7
воду Н2О.

Получаем — Н2
Cl2O8;
сокращаем на 2 – получаем НClO4.

Четвертый пример:
формула оксида МоO3.
Прибавляем к МоO3
воду Н2О.

Получаем — Н2
МоO4;
естественно, сокращать в этом случае
просто нечего.

ОСНОВНЫЕ
ОКСИДЫ –
это
оксиды, которым соответствуют основания.
К

ним относятся
только оксиды
металлов
(за исключением тех, которые относятся

к кислотным, то-есть
с валентностью металла 4 и больше.

НАПРИМЕР: К2О
– КОН Na2O
– NaOH
BaO
– Ba(OH)2

FeO –
Fe(OH)2
Fe2O3
– Fe(OH)3
CrO – Cr(OH)2
Ag2O
– AgOH

ПОМНИТЕ!
Валентность гидроксогруппы
ОН равна 1
.
Валентность металла

может быть не
только постоянной, но и переменной.

АМФОТЕРНЫЕ
ОКСИДЫ –
это
оксиды, которые проявляют свойства как

основных, так и
кислотных оксидов. К ним относятся
только
некоторые оксиды

металлов –
Al2O3,
ZnO,
BeO,
Cr2O3
(эти оксиды надо запомнить) и ряд других.

Если амфотерный
оксид реагирует с кислотой, то он
реагирует как обычный

основный оксид.
Если же амфотерный оксид реагирует со
щелочью, то в этом

случае он реагирует
как кислотный оксид и ему соответствует
кислота, формулу

которой находим
так же, как и с любым кислотным оксидом,
то-есть прибавляя

Н2О.

НАПРИМЕР:
Al2O3
– Н2Al2O4;
сокращаем на 2, получаем НАlО2.
Если же Al2O3

реагирует с
кислотой, то, естественно, ему соответствует
гидроксид Аl(ОН)3.

Урок 8: Оксиды, кислоты, основания

План урока:

Оксиды

Кислоты

Основания

Соли

 

Оксиды

В состав оксидов ВСЕГДА входит ТОЛЬКО два элемента, один из которых будет кислород. В этом классе соединений срабатывает правило, третий элемент лишний, он не запасной, его просто не должно быть. Второе правило, степень окисления кислорода равна -2. Из выше сказанного, определение оксидов будет звучать в следующем виде.

Оксиды в природе нас окружают повсюду, честно говоря, сложно представить нашу планету без двух веществ – это вода Н2О и песок SiO2.

Вы можете задаться вопросом, а что бывают другие бинарные соединения с кислородом, которые не будут относиться к оксидам.

Поранившись, Вы обрабатываете рану перекисью водорода Н2О2. Или для примера соединение с фтором OF2. Данные вещества вписываются в определение, так как состоят из 2 элементов и присутствует кислород. Но давайте определим степени окисления элементов.

Данные соединения не относятся к оксидам, так как степень окисления кислорода не равна -2.

Кислород, реагируя с простыми, а также сложными веществами образует оксиды. При составлении уравнения реакции, важно помнить, что элементу О свойственна валентность II (степень окисления -2), а также не забываем о коэффициентах. Если не помните, какую высшую валентность имеет элемент, советуем Вам воспользоваться периодической системой, где можете найти формулу высшего оксида.

Рассмотрим на примере следующих веществ кальций Са, мышьяк As и алюминий Al.

Подобно простым веществам реагируют с кислородом сложные, только в продукте будет два оксида. Помните детский стишок, а синички взяли спички, море синее зажгли, а «зажечь» можно Чёрное море, в котором содержится большое количество сероводорода H2S. Очевидцы землетрясения, которое произошло в 1927 году, утверждают, что море горело.

Чтобы дать название оксиду вспомним падежи, а именно родительный, который отвечает на вопросы: Кого? Чего? Если элемент имеет переменную валентность в скобках её необходимо указать.

Классификация оксидов строится на основе степени окисления элемента, входящего в его состав.

Реакции оксидов с водой определяют их характер. Но как составить уравнение реакции, а тем более определить состав веществ, строение которых Вам ещё не известно. Здесь приходит очень простое правило, необходимо учитывать, что эта реакция относиться к типу соединения, при которой степень окисления элементов не меняется.

Возьмём основный оксид, степень окисления входящего элемента +1, +2(т.е. элемент одно- или двухвалентен). Этими элементами будут металлы. Если к этим веществам прибавить воду, то образуется новый класс соединений – основания, состава Ме(ОН)n, где n равно 1, 2 или 3, что численно отвечает степени окисления металла, гидроксильная группа ОН- имеет заряд –(минус), что отвечает валентности I.При составлении уравнений не забываем о расстановке коэффициентов.

Аналогично реагируют с водой и кислотные оксиды, только продуктом будет кислота, состава НхЭОу. Как и в предыдущем случае, степень окисления не меняется, тип реакции — соединение. Чтобы составить продукт реакции, ставим водород на первое место, затем элемент и кислород.

Особо следует выделить оксиды неметаллов в степени окисления +1 или +2, их относят к несолеобразующим. Это означает, что они не реагируют с водой, и не образуют кислоты либо основания. К ним относят CO, N2O, NO.

Чтобы определить будет ли оксид реагировать с водой или нет, необходимо обратиться в таблицу растворимости. Если полученное вещество растворимо в воде, то реакция происходит.

 

Золотую середину занимают амфотерные оксиды. Им могут соответствовать как основания, так и кислоты, но с водой они не реагируют. Они образованные металлами в степени окисления +2 или +3, иногда +4. Формулы этих веществ необходимо запомнить.

 

Кислоты

Если в состав оксидов обязательно входит кислород, то следующий класс узнаваем будет по наличию атомов водорода, которые будут стоять на первом месте, а за ними следовать, словно нитка за иголкой, кислотные остатки.

В природе существует большое количество неорганических кислот. Но в школьном курсе химии рассматривается только их часть. В таблице 1 приведены названия кислот.

Валентность кислотного остатка определяется количеством атомов водорода. В зависимости от числа атомов Н выделяют одно- и многоосновные кислоты.

Если в состав кислоты входит кислород, то они называются кислородсодержащими, к ним относится серная кислота, угольная и другие. Получают их путём взаимодействия воды с кислотными оксидами. Бескислородные кислоты образуются при взаимодействии неметаллов с водородом.

Только одну кислоту невозможно получить подобным способом – это кремниевую. Отвечающий ей оксид SiO2 не растворим в воде, хотя честно говоря, мы не представляем нашу планету без песка.

 

Основания

Для этого класса соединений характерно отличительное свойство, их ещё называют вещества гидроксильной группы — ОН.

Чтобы дать название, изначально указываем класс – гидроксиды, потом добавляем чего, какого металла.

Классификация оснований базируется на их растворимости в воде и по числу ОН-групп.

Следует отметить, что гидроксильная группа, также как и кислотный остаток, это часть целого. Невозможно получить кислоты путём присоединения водорода к кислотному остатку, аналогично, чтобы получить основание нельзя писать уравнение в таком виде.

Na + OH →NaOH        или            H2 + SO4→ H2SO4

В природе не существуют отдельно руки или ноги, эта часть тела. Варианты получения кислот были описаны выше, рассмотрим, как получаются основания. Если к основному оксиду прибавить воду, то результатом этой реакции должно получиться основание. Однако не все основные оксиды реагируют с водой. Если в продукте образуется щёлочь, значит, реакция происходит, в противном случае реакция не идёт.

Данным способом можно получить только растворимые основания. Подтверждением этому служат реакции, которые вы можете наблюдать. На вашей кухне наверняка есть алюминиевая посуда, это могут быть кастрюли или ложки. Эта кухонная утварь покрыта прочным оксидом алюминия, который не растворяется в воде, даже при нагревании. Также весной можно наблюдать, как массово на субботниках белят деревья и бордюры. Берут белый порошок СаО и высыпают в воду, получая гашеную известь, при этом происходит выделение тепла, а это как вы помните, признак химического процесса.

Раствор щёлочи можно получить ещё одним методом, путём взаимодействия воды с активными металлами. Давайте вспомним, где они размещаются в периодической системе – I, II группа. Реакция будет относиться к типу замещения.

Напрашивается вопрос, а каким же образом получаются нерастворимые основания. Здесь на помощь придёт реакция обмена между щёлочью и растворимой солью.

 

Соли

С представителями веществ этого класса вы встречаетесь ежедневно на кухне, в быту, на улице, в школе, сельском хозяйстве.

Объединяет все эти вещества, что они содержат атомы металла и кислотный остаток. Исходя из этого, дадим определение этому классу.

Средние соли – это продукт полного обмена между веществами, в которых содержатся атомы металла и кислотный остаток (КО) (мы помним, что это часть чего-то, которая не имеет возможности существовать отдельно).

Выше было рассмотрено 3 класса соединений, давайте попробуем подобрать комбинации, чтобы получить соли, типом реакции обмена.

Чтобы составить название солей, необходимо указать название кислотного остатка, и в родительном падеже добавить название металла.

Ca(NO3)2– нитрат (чего) кальция, CuSO4– сульфат (чего) меди (II).

Наверняка многие из вас что-то коллекционировали, машинки, куклы, фантики, чтобы получить недостающую модель, вы менялись с кем-то своей. Применим этот принцип и для получения солей. К примеру, чтобы получить сульфат натрия необходимо 2 моль щёлочи и 1 моль кислоты. Допустим, что в наличии имеется только 1 моль NaOH, как будет происходить реакция? На место одного атома водорода станет натрий, а второму Н не хватило Na. Т.е в результате не полного обмена между кислотой и основанием получаются кислые соли. Название их не отличается от средних, только необходимо прибавить приставку гидро.

Однако бывают случаи, с точностью наоборот, не достаточно атомов водорода, чтобы связать ОН-группы. Результатом этой недостачи являются основные соли. Допустим реакция происходит между Ва(ОН)2 и HCl. Чтобы связать две гидроксильные группы, требуется два водорода, но предположим, что они в недостаче, а именно в количестве 1. Реакция пойдёт по схеме.

Особый интерес и некоторые затруднения вызывают комплексные соли, своим внешним, казалось,громоздким и непонятным видом, а именно квадратными скобками:K3[Fe(CN)6] или [Ag(NH3)2]Cl. Но не страшен волк, как его рисуют, гласит поговорка. Соли состоят из катионов (+) и анионов (-). Аналогично и с комплексными солями.

Образует комплексный ион элемент-комплексообразователь, обычно это атом металла, которого, как свита, окружают лиганды.

Источник

Теперь необходимо справиться с задачей дать название этому типу солей.

Попробуем дать название K3[Fe(CN)6]. Существует главный принцип, чтение происходит справа налево. Смотрим, количество лигандов, а их роль выполняют циано-группы CN, равно 6 – приставка гекса. В комплексообразователем будут ионы железа. Значит, вещество будет иметь название гексацианоферрат(III) (чего) калия.

Образование комплексных солей происходит путём взаимодействия, к примеру, амфотерных оснований с растворами щелочей. Амфотерность проявляется способностью оснований реагировать как с кислотами, так и щелочами. Так возьмём гидроксид алюминия или цинка и подействуем на них кислотой и щёлочью.

В природе встречаются соли, где на один кислотный остаток приходится два разных металла. Примером таких соединений служат алюминиевые квасцы, формула которых имеет вид KAl(SO4)2. Это пример двойных солей.

Из всего вышесказанного можно составить обобщающую схему, в которой указаны все классы неорганических соединений.

 

 

Оксиды. Кислоты. Основания. Амфотерность. Соли

1. Оксиды

Оксиды
– это сложные вещества, образованные двумя элементами, одним из которых
является кислород (O).

Оксиды
могут находиться в трех агрегатных состояниях,

а
именно: в твердом, жидком и газообразном.

Температура
плавления зависит от их строения.

CuO,
FeO- твердые вещества, немолекулярного строения.

Оксиды:

MgO
– магния

NiO
– никеля

SiO — кремния

FeO- железа

ClO — хлора

CO — углерода

NO — азота

1.2. Вода

Массовая
доля воды в организме человека составляет 65%.

Взрослый
человек потребляет ежедневно почти 2 л воды.

Плотность
воды наибольшая при 4градусов – 1 г/см в кубе.

При
нуле – лёд, а при 100 – водяной пар.

Вода
реагирует:

А)
с активными металлами, образуя щелочи и водород(H).

2Na
+ 2HO = 2NaOH + H

Из
этой реакции видим, что водород выделился и образовался гидроксид натрия NaOH –
щелочь.

Если
при добавлении фиолетового лакмуса окраска становится синей – это признак того,
что в растворе есть щелочь.

2K + HO = 2KOH + H

Ca + 2HO = Ca(OH) + H

Б)
с оксидами активных металлов, образуя растворимые  основания – щелочи.

CaO
+ HO = Ca(OH)

Оксиды
которым соответствуют основания (независимо от того, реагируют они с водой или
нет) называются основными.

Б)
еще примеры:

NaO + HO = 2NaOH

BaO
+ HO = Ba(OH)

В)
со многими оксидами неметаллов, образуя кислоты.

PO + HO = 2HPO

а
с горячей водой:

PO + 3HPO = 2HPO

CO + HO = HCO

SO + HO = HSO

Г)
вода разлагается под действие высокой температуры или электрического тока.

2HO = 2H + O

Оксиды
которым соответствуют кислоты (независимо от того, реагируют они с водой или
нет) называются кислотными.

2. Кислоты

В
формулах кислот на первом месте всегда стоит водород, а дальше – кислотный
остаток. Во время химических реакций он переходит из одного соединения в
другое, не изменяясь.

Пример:
SO — кислотный остаток.

Его
валентность = 2, поскольку в серной кислоте он соединен с двумя атомами
водорода, которые способны замещаться атомами цинка (к примеру).

Вывод:
валентность кислотных остатков определяется числом атомов водорода, способных
замещаться атомами металла.

Основность
кислот – это количество атомов водорода, способных замещаться атомами металла с
образованием соли.

Многие
кислородосодержащие кислоты можно получить путем  взаимодействия кислотных оксидов с водой:

SO + HO = HSO

NO + HO = 2HNO

2.1. Химические свойства кислот

1ое
свойство: кислоты действуют на индикаторы.

Вещества,
изменяющие свою окраску под действием кислот (или щелочей, называются
индикаторами.

Индикаторы:
Лакмус, метилоранж, фенолфталеин.

2ое
свойство: кислоты реагируют с металлами.

Mg
+ 2HCl = MgCl + H

Zn
+ 2HCl = ZnCl + H

Cu
+ HCl = реакция не происходит!


свойство: кислоты реагируют с основными оксидами.

CuO + 2HCl = CuCl + HO — — — — Cu (II)

Реакции
обмена: это реакции между двумя сложными веществами, в результате которых они
обмениваются своими составными частями.

Примечание:
Во время взаимодействия азотной кислоты с металлами вместо водорода выделяются
другие газы.

2.2. Соляная кислота и хлороводород

Получают
хлороводород таким образом:

1)
слабое нагревание

NaCl
+ HSO = NaHSO + HCl

2)
сильное нагревание

2NaCl
+ HSO = NaSO + 2HCl

HCl
– бесцветный газ с резким запахом, немного тяжелее воздуха, во влажном воздухе
дымит. При 0 градусов в одном объеме воды растворяется 500 объемов
хлороводорода.

Химические
свойства соляной кислоты:

1ое
свойство: изменяет окраску индикаторов: лакмус в соляной кислоте краснеет,
метилоранж – розовеет, фенолфталеин остается бесцветным.

2ое
свойство: взаимодействует с металлами:

Mg
+ 2HCl = MgCl + H


свойство: взаимодействует с основными оксиды:

FeO + 6HCl = 2FeCl + 3HO

Примечание: HCl + AgNO = AgCl +HNO

3. Основания

CaO
+ HO = Ca(OH)

В
этой реакции образовался гидрат оксида кальция, или гидроксид кальция. Основания
состоят из металла и одновалентных гидроксильных групп (OH), число которых
соответсвует валентности металла.

Основания:

NaOH
– гидроксид натрия

Mg(OH) — гидроксид магния

Ba(OH) — гидроксид бария.

Fe(OH) — гидроксид железа (II)

Fe(OH) — гидроксид железа (III)

Все
основания имеют немолекулярное строение.

По
растворимости в воде разделяются на:

А)
растворимые (щелочи)

Пример:
гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид бария Ba(OH) и т.п.

Б)
нерастворимые

Пример:
гидроксид меди (II) Cu(OH), гидроксид железа (III)

Fe(OH) и т.п.

Растворимые
основания можно получить при взаимодействии активных металлов с водой и оксидов
активных металлов с водой, которые называются основными оксидами:

2Na + 2HO = 2NaOH + H

BaO + H0 = Ba(OH)

Вывод:
все основания реагируют с кислотами, образуя соль и воду.

Например:

NaOH
+ HNO = NaNO + HO

Cu(OH) + 2HCl = CuCl + 2HO

4. Амфотерные оксиды и гидроксиды

Основания
реагируют с кислотами и наоборот. Всегда получается соль и вода.

Ca(OH) + 2HCl = CaCl + 2HO

HCO + 2NaOH = NaCO + 2HO

Есть
такие хим. элементы, которые образуют оксиды и гидроксиды, обладающие
двойственными свойствами – и основными и кислотными ( в зависимости от
условий).

Это
такие элементы как цинк, алюминий и др. Например:

Zn(OH) + 2HCl = ZnCl + 2HO

сильнаякислота

Zn(OH) + 2NaOH = NaZnO + 2HO

сильное основание

Пример
с оксидом цинка:

ZnO + 2HNO = Zn(NO) + HO

ZnO
+ 2KOH = KZnO + HO (процесс сплавления)

Способность
химических соединений проявлять кислотные или основные свойства в зависимости
от природы веществ, с которыми они реагируют, называется амфотерностью.

Zn(OH) — амфотерный гидроксид

ZnO
– амфотерный оксид

5. Соли

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

Сумма
единиц валентностей атомов металла должна равняться сумме единиц валентностей
кислотного остатка.

Примеры
солей:

NaCl
— хлорид натрия

AgCl
— серебра

KS — сульфид калия

NaNo — нитрат натрия

Mg(NO) — магния

NaSiO — силикат натрия

Al(SO) — сульфат алюминия

NaSO — натрия

BaSO — бария

NaSO — сульфит натрия

KPO — фосфат калия

CaCO — карбонат кальция

5.1. Химические свойства солей

Соли
реагируют:

А)
с металлами:

Cu
+ 2AgNO = Cu(NO) + 2Ag

Образуется
новая соль и металл.

Примечание:
реагируют с водой только те металлы, которые в вытеснительном ряду размещаются
левее от того металла, который входит в состав соли.

Но
для таких реакций нельзя брать очень активные металлы, типо Li, Na, K, Ca, Ba и
т.п., которые реагируют с водой в н.у.

Б)
с растворимыми основаниями (щелочами):

AlCl +3NaOH = Al(OH) + 3NaCl

KSO + Ba(OH) = 2KOH + BaSO

Образуется
новая соль и новое основание.

Примечание:
реагирующие вещества надо подбирать так, чтобы в результате реакции одно из
образующихся веществ (основание или соль) выпадало в осадок.

В)
с кислотами:

CaCo + 2HCl = CaCl + HCO

/
\

HO CO

Образуется
новая соль и новая кислота.

Поскольку
HCO очень непрочная, она разлагается на воду и CO.

Примечание:
реакция между солью и кислотой будет происходить при таких условиях:

а)
когда образуется осадок, не растворимый в кислотах:

AgNO + HCl = AgCl + HNO

б)
когда реагирующая кислота сильнее, чем та, которой образована соль:

Ca(PO) + 3HSO = 3CaSO + 2HPO

в)
когда соль образована летучей кислотой, а реагирующая кислота нелетучая:

2NaNO + HSO = NaSO + 2HNO

Г) с солями:

BaCl + NaSO = BaSO + 2NaCl

Примечание:
реакция будет происходить только тогда, когда обе исходные соли будут взяты в
растворах, но одна из вновь образующихся солей будет выпадать в осадок.

Выводы
по всем этим темам ( с параграфа 29-38 )  и классификация неорганических веществ и их
реакций:

Ответы
на некоторые вопросы после параграфов:

Какие
вещества называют оксидами?

Оксиды
– это сложные вещества образованные двумя элементами одним из которых является
кислород.

Какие
вещества относятся к кислотам?

К
кислотам относятся сложные вещества, в состав которых входят водород и
кислотный остаток.

Что
называется реакцией соединения?

Это
реакция в результате которой из двух или нескольких веществ (простых или
сложных) образуется одно новое сложное вещество.

Напишите
уравнения химических реакций которые происходят при таких превращениях: C CO HCO

P  PO HPO

C + O = CO

CO + HO = HCO

P + O = PO

Как
химическим путем отличить серебро от цинка?

Что
такое хлороводород и как его получить?

Хлороводород
– это бесцветный газ с резким запахом, немного тяжелее воздуха, во влажном воздухе
“дымит”. Очень хорошо растворяется в воде. Получить хлороводород можно из кристаллического
хлорида натрия NaCl при нагревании его с концентрированной серной кислотой.

Почему
хлороводород на воздухе дымит?

Как
доказать что выданный вам раствор кислота и это соляная кислота?

Надо
юзить на него индикатором. Лакмус опустить – краснеет, метилоранж – розовеет,
фенолфталеин –  бесцветный.

Какие
вещества относятся к основаниям и как их 
классифицируют? Привести примеры.

К
основаниям относятся вещества имеющие гидроксильную группу и металл. Основания
классифицируют на щелочи и нерастворимые.

Все
металлы не растворяются, а неметаллы наоборот.

Растворимые
– NaOH, KOH, нерастворимые – Cu(OH) Fe(OH).

10)
Что вам известно о гидроксиде натрия?

Гидроксид
натрия NaOH – растворимый в воде…

11) Ca CaO Ca(OH) Ca(NO)

2Ca + O = 2CaO

CaO + HO = Ca(OH)

Ca(OH) + 2HNO = Ca(NO) + 2HO

12) P PO HPO Mg(PO)

4P + 5O = 2PO 

PO + 3HO = 2HPO

Что
называется амфотерностью?

Амфотерность
– это способность химических соединений

Проявлять
кислотные или основные свойства в зависимости от природы веществ, с которыми
они реагируют.

Что
такое соли?

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

Сформулируйте
правило для составления формул солей.

Сумма
единиц валентностей атомов металла должна равняться сумме единиц валентностей
атомом кислотного остатка.

Ca CaO Ca(OH) CaCl CaSO

2Ca + O = 2CaO

CaO + HO = Ca(OH)

Ca(OH) + 2HCl = CaCl + 2HO

CaCl + HSO = CaSO + 2HCl

Ba Ba(OH) Ba(NO)   BaCO BaCl

Ba + HO = Ba(OH)

Ba(OH) + 2HNO = Ba(NO) + 2HO

Ba(NO) + HCO = BaCO + 2HNO

BaCO + 2HCl = BaCl + HCO

Обобщение знаний:

Какие
вещества называются простыми? На какие две группы их можно разделить? Сравнить
характерные свойства металлов и неметаллов.

Простые
вещества – это вещества состоящие из одного элемента. Их можно разделить на металлы
и неметаллы. Металлы – нерастворимые в воде вещества. Они имеют металлический
блеск и пластичность. Неметаллы – это растворимые в воде вещества, которые
хрупкие и т.п.

Какие
вещества называются сложными? На какие классы  делятся неорганические вещества?

Сложные
вещества – это вещества состоящие из двух или более элементов. Неорганические
вещества делятся на простые и сложные. Сложные делятся на оксиды, основания,
кислоты и соли.

По
какому признаку оксиды делят на основные и  кислотные?

Оксиды
которым соответствуют основания называют основными, а те которым соответствуют
кислоты — кислотными.

21)
С чем могут взаимодействовать кислотные и основные оксиды? Что получается?

Кислотные
и основные оксиды могут взаимодействовать с водой и получается кислоты или
основания.

Короче,
об этом дальше.

Что
такое основания? Какие элементы их образуют?

Какие
свойства для них характерны?

Основания
– это сложные вещества, состоящие из металла и гидроксильных групп. Их можно
получить при  Взаимодействии активных
металлов с водой и оксидов активных металлов с водой. Щелочи хорошо растворимы
в воде.

Некоторые
очень едкие. Они разъедают кожу, бумагу и другие материалы. Их называют едкими
щелочами.

Какие
вещества называют кислотами? Какие элементы их

Образуют?
Какие свойства для них характерны?

Кислотами
называют сложные вещества в состав которых входят водород и кислотный остаток.
Получить кислородосодержащие кислоты можно взаимодействовать  кислотных оксидов с водой. Для них характерны
свойства: многие кислоты при н.у. – жидкости, но есть твердые кислоты.

Они
хорошо растворяются в воде. Почти все кислоты бесцветны.

Какие
вещества относятся к солям? С какими веществами могут реагировать соли?

К
солям можно отнести сложные вещества, образованные атомами металлов и
кислотными остатками.

Какие
продукты образуются во время взаимодействия:

А)
основания и кислоты

Образуются
соль и вода: NaOH + HCl = NaCl + HO

Б)
основного и кислотного оксидов

Образуется
тоже самое что и дано.

В)
основного оксида и кислоты?

Образуется
соль и вода

NaO + HSO = NaSO + HO

Написать
уравнения реакций.

Написать
уравнения реакций получения фосфата кальция четырьмя способами.

26)
Написать уравнения реакций получения гидроксида калия тремя способами.

Как
осуществить следующие превращения:

Натрий
– Гидроксид натрия – Сульфат натрия – Хлорид натрия – Нитрат натрия

Na + HO = NaOH + H

NaOH + HSO = NaSO + HO

NaSO + HCl = HSO

27)
Что называется реакцией замещения и реакцией обмена?

Что
с чем взаимодействует и что получается?

Основный
оксид + кислота = соль + вода (обмен)

Оксид
активных металлов + вода = щелочь (соединение)

Оксид
неметаллов + вода = кислота (соединение)

Активные
металлы + вода = гидроксид металлов (щелочь) + H

Кислоты
+ металлы = соль + H

Соляная
кислота + металл = соль + H

Соляная
кислота + основный оксид = соль + вода (обмен)

Основания
+ кислота = соль + вода

Щелочи
+ оксид неметаллов = соль + вода

Соль
+ металл (не все) = новая соль + новый металл (обмен)

Соль
+ щелочь = новая соль + новое основание (обмен)

Соль
+ кислота = новая соль + новая кислота (обмен)

Кислотные
оксиды – это оксиды неметаллов – это щелочи.

Список литературы

Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ref.com.ua

Дата добавления: 15.03.2007

урок химии « Оксиды. Основания. Кислоты» — Лицей №14

Разработка урока химии в 8 классе

по теме: « Оксиды. Основания. Кислоты»

подготовила учитель химии и биологии

                                                      высшей  квалификационной категории

                                     МАОУ лицей №14 «Экономический»

                                               Кофанова Людмила Владимировн

Ростов-на-Дону

2012 г.

Тема: «Оксиды. Основания. Кислоты». 

(Обобщение, закрепление и расширение знаний обучающихся о классах неорганических соединений).

Задачи:  

   акцентировать внимание обучающихся на основных признаках и свойствах  веществ,

     как   представителей классов неорганических соединений;

 —  продолжить развитие умений анализа, синтеза, умений обобщать и делать выводы;

 —  формировать умения работать с различными источниками информации;

 —  формировать умения записывать формулы веществ;

 —  совершенствовать способности обучающихся к самоанализу и самооценке;

 —  воспитывать чувство взаимопомощи и доброжелательного отношения друг к другу.

Данный урок является обобщающим в теме «Соединения химических элементов» (химия 8 класс, программа Рудзитис, Фельдман) с использованием учебно-лабораторного оборудования нового поколения для проведения уроков химии.

 Компьютерные технологии позволяет излагать достаточно абстрактный материал эмоционально насыщенными визуальными образами.

Урок сохраняет уровень креативности – обучающиеся активно участвуют в работе, тактильно создают информацию.

Использование игровой формы урока способствует активному развитию детей, поскольку происходит естественное саморазвёртывание  системы, её расширение. Играя в новой среде, имеющей, большие и разнообразные возможности, ребёнок учиться манипулировать сложной средой, моделировать различные ситуации. Применение  компьютера позволяет повысить наглядность изучаемого материала, отработку умений и навыков («виртуальная лаборатория», слайды с подвижными объектами).

В ходе данного  урока средствами компьютера, организацией групповой работы решается проблема диалогичности детей при работе с компьютером (выведение на экран результатов групповой деятельности), развития навыков коммуникативности (через групповую работу), пользование средствами мультимедиа (Интернет, литературные источники, создание презентации) конкурс  «Домашнее задание».

Здоровьесберегающим компонентом урока является  разминка  и  релаксминутка, разнообразие видов и форм деятельности, психологическая поддержка группы.

 

 

 

 

 

Цели урока:

— закрепить учебный материал  по пройденным темам  с помощью заданий, связанных с развитием  творческих способностей, и стандартных задач;

— отработать умения различать химические формулы различных классов веществ;

— отработать умения составлять формулы исходных веществ  по их названиям.

— продолжить развитие речевых навыков, наблюдательности и умения делать выводы на основе наблюдений, интереса к предмету, детской фантазии и представлений;

— совершенствовать культуру организации эксперимента; установить связь теории с практикой на примере перехода из одного класса в другой.

 

Тип урока: обобщения и систематизации знаний.

Планируемые результаты обучения :

 

  • Обучающиеся должны уметь составлять химические формулы оксидов, оснований и кислот.
  • Знать состав и номенклатуру неорганических веществ.
  • Уметь переходить от веществ одного класса к веществам другого класса;
  • Уметь объяснять причины многообразия веществ в природе, их материальное единство.
  • Уметь  сравнивать основания и кислоты по составу.

 

ХОД   УРОКА

 

I.Организационный момент.

Проводится разминка, задавая вопросы, цель которых – подготовить обучающихся к активной  учебной деятельности на уроке.

· О каком камне мечтает каждая женщина?

(Алмаз.)

· Инициалы Менделеева?

(Д.И.)

· Как называется расстояние от центра окружности до точки, лежащей на ней?

(Радиус.)

· В дроби над чертой пишем…

(Числитель.)

· Чем дышит все живое на Земле?

(Кислород.)

· Как называется профессия человека, изучающего погодные явления?

(Метеоролог.)

Показ слайда 1

Сегодня у нас урок – обобщение. Давайте вместе с вами постараемся определить, что нам необходимо повторить? Какое лабораторное оборудование используется для изучения данной темы?

Показ слайда 2

II. Проверка домашнего задания.

 

Устный  фронтальный опрос.

 

  1. 1.     Что называют оксидами?

Показ слайдов 3, 4

 

  1. 2.     Какие бывают оксиды?

Показ слайдов 5

 

  1. 3.     Какие вещества называют основаниями?

Показ слайда 6

  1. 4.     Что называют кислотами?

Показ слайда 7

 

  1. 5.     С какими кислотами вы познакомились?

Показ слайдов 8, 9

 

6. Проверка изученного материала игра «Кто лишний?»

      Показ слайда  10

 

  1. 7.     С помощью чего можно распознать кислоты и основания? Покажите, какое лабораторное оборудование используется для этого?

Показ слайдов 11, 12

Химический диктант:

  1. Кислота, которая вырабатывается во время принятия пищи. Способствует пищеварению.  HCl
  2. Едкий натр. Мылкое на ощупь, входит в состав мыла. Разъедает кожу, ткани. NaOH
  3. Оксид водорода, самый распространенный оксид. Н2О
  4. Молекулярный кислород, поддерживающий дыхание и горение. О2
  5. Отработанный газ, который мы выдыхаем (все живое). СО2
  6. Входит в состав кремнезема, горного хрусталя, стекла. SiO2

III. Актуализация  знаний обучающихся.

Оставшееся время используется на уроке для выполнения тренировочных упражнений по темам «Оксиды», «Основания», « Кислоты».

 

Работа в группах.

  1. 1.     Распределить вещества по классам, оформить согласно  предложенной таблице.

K2O, HCl, HNO3, CuO, H2SO4, Al2O3, Na2O, H2S, SO3, Ca(OH)2.

Оксиды Основания Кислоты

Проверка ведется другой группой. Показ слайда 13

 

Проверка тетрадей.  Показ слайда 14

 

  1. 2.     Составить формулы веществ:

оксид натрия, оксид серы(IV), оксид алюминия, гидроксид цинка, гидроксид хрома(III), серная кислота, азотная кислота, соляная кислота.

Показ слайда 15

 

  1. 3.      Составить формулы  оксидов элементов: магния, калия, алюминия, фосфора (V), хлора (VII), железа (III), углерода  (IV), серы (VI).

 

Показ слайда 16

  1. 4.     Написать формулы оснований и кислот, которые соответствуют данным оксидам:  Показ слайдов 17

3, Na2О, Al2O3, СО2, ВаО

 Комментарии. В заданиях 3 разделить сразу оксиды на основные и кислотные. У  доски по одному обучающемуся  каждого варианта.

Релаксоминутка: звучит музыка или зачитывается стихотворение.

Показ слайдов  18, 19, 20

В кружево будто одеты

Деревья, кусты, провода.

И кажется сказкою это,

А все это просто вода.

Безбрежная ширь океана

И тихая заводь пруда,

Каскад водопада и брызги фонтана,

А в сущности, это вода.

Высокие волны вздымая,

Бушует морская вода,

И топит, и губит, играя,

Большие морские суда.

Вот белым легли покрывалом

На землю родную снега…

А время придет — все растает,

И будет простая вода.

  1. Осуществить реакции;
  2. Определить какие свойства (кислот, оснований, оксидов и солей) характеризует каждая реакция;
  3. Определить тип реакции, обратимость;
  4. Для реакций ионного обмена привести уравнения в молекулярном, в полном и сокращенном ионном виде.

Практическая работа. Свойства кислот, оснований, оксидов и солей.

Инструктаж по Т.Б.

Цель работы: осуществить реакции, характеризующие некоторые свойства кислот, оснований, оксидов и солей

Оборудование: спиртовка, штатив с пробирками.

Реактивы: HCl, NaOH, Zn, AgNO3, Ca(OH)2, CaO

Ход работы.

Уравнения реакций Наблюдения, тип реакции
  1. HCl + NaOH =
  2. HCl + Zn =
  3. CaO + HCl =
  4. AgNO3 + NaCl =
  5. Ca(OH)2 + CO2 =

Выводы:Задание:

  1. Осуществить реакции.
  2. Определить какие свойства (кислот, оснований, оксидов и солей) характеризует каждая реакция.
  3. Определить тип реакции, обратимость.
  4. Для реакций ионного обмена привести уравнения в молекулярном, в полном и сокращенном ионном виде.

 Выводы:

IV. Закрепление изученного

Самостоятельная работа по карточкам  3 варианта

Карточки

Ф.И. обучающегося ___________________________ класс _______

1 вариант

1. Написать по названию формулы кислот и оснований:

Сернистая кислота, гидроксид лития, азотная кислота, гидроксид железа (II), гидроксид алюминия

2. Написать к составленным формулам соответствующие оксиды.

 

Ф.И. обучающегося ___________________________ класс _______

2 вариант

1. Написать по названию формулы кислот и оснований:

Фосфорная кислота, гидроксид натрия, азотистая кислота, гидроксид хрома (III), гидроксид кальция

2. Написать к составленным формулам соответствующие оксиды.

 

Ф.И. обучающегося ___________________________ класс _______

3 вариант

1. Написать по названию формулы кислот и оснований:

Угольная кислота, гидроксид железа (III), серная кислота, гидроксид  меди (II), гидроксид бария

2. Написать к составленным формулам соответствующие оксиды.

 

 

 

V. Подведение итогов. Выставление оценок.

VI. Домашнее задание: повторить § 18, 19, 20.

Рефлексия.

Понравился ли вам урок?

Удалось ли достигнуть поставленной цели?

Оксиды. Кислоты. Основания. Амфотерность. Соли реферат по биологии

Оксиды. Кислоты. Основания. Амфотерность. Соли. 1. Оксиды Оксиды –это сложные вещества, образованные двумя элементами, одним из которых является кислород (O). Оксиды могут находиться в трех агрегатных состояниях, а именно: в твердом, жидком и газообразном. Температура плавления зависит от их строения. CuO, Fe O — твердые вещества, немолекулярного строения. Оксиды: MgO –магния NiO –никеля SiO — кремния Fe O — железа ClO — хлора CO — углерода NO — азота 1.2. Вода Массовая доля воды в организме человека составляет 65%. Взрослый человек потребляет ежедневно почти 2 л воды. Плотность воды наибольшая при 4градусов –г/см в кубе. При нуле –лёд, а при 100 –водяной пар. Вода реагирует: А) с активными металлами, образуя щелочи и водород(H). 2Na + 2H O = 2NaOH + H Из этой реакции видим, что водород выделился и образовался гидроксид натрия NaOH –щелочь. Если при добавлении фиолетового лакмуса окраска становится синей –это признак того, что в растворе есть щелочь. 2K + H O = 2KOH + H Ca + 2H O = Ca(OH) + H Б) с оксидами активных металлов, образуя растворимые основания –щелочи. CaO + H O = Ca(OH) Оксиды которым соответствуют основания (независимо от того, реагируют они с водой или нет) называются основными. Б) еще примеры: Na O + H O = 2NaOH BaO + HO = Ba(OH) В) со многими оксидами неметаллов, образуя кислоты. P O + H O = 2HPO а с горячей водой: P O + 3H PO = 2H PO CO + H O = H CO SO + H O = H SO Г) вода разлагается под действие высокой температуры или электрического тока. 2H O = 2H + O Оксиды которым соответствуют кислоты (независимо от того, реагируют они с водой или нет) называются кислотными. 2. Кислоты В формулах кислот на первом месте всегда стоит водород, а дальше –кислотный остаток. Во время химических реакций он переходит из одного соединения в другое, не изменяясь. Пример: SO — кислотный остаток. Его валентность = 2, поскольку в серной кислоте он соединен с двумя атомами водорода, которые способны замещаться атомами цинка (к примеру). Вывод: валентность кислотных остатков определяется числом атомов водорода, способных замещаться атомами металла. Основность кислот –это количество атомов водорода, способных замещаться атомами металла с образованием соли. Многие кислородосодержащие кислоты можно получить путем взаимодействия кислотных оксидов с водой: SO + H O = H SO N O + H O = 2HNO 2.1. Химические свойства кислот 1ое свойство: кислоты действуют на индикаторы. Вещества, изменяющие свою окраску под действием кислот (или щелочей, называются индикаторами. Индикаторы: Лакмус, метилоранж, фенолфталеин. 2ое свойство: кислоты реагируют с металлами. Mg + 2HCl = MgCl + H Zn + 2HCl = ZnCl + H Cu + HCl = реакция не происходит! 3е свойство: кислоты реагируют с основными оксидами. CuO + 2HCl = CuCl + H O — — — — Cu (II) Реакции обмена: это реакции между двумя сложными веществами, в результате которых они обмениваются своими составными частями. Примечание: Во время взаимодействия азотной кислоты с металлами вместо водорода выделяются другие газы. BaSO — бария Na SO — сульфит натрия K PO — фосфат калия CaCO — карбонат кальция 5.1. Химические свойства солей Соли реагируют: А) с металлами: Cu + 2AgNO = Cu(NO ) + 2Ag Образуется новая соль и металл. Примечание: реагируют с водой только те металлы, которые в вытеснительном ряду размещаются левее от того металла, который входит в состав соли. Но для таких реакций нельзя брать очень активные металлы, типо Li, Na, K, Ca, Ba и т.п., которые реагируют с водой в н.у. Б) с растворимыми основаниями (щелочами): AlCl +3NaOH = Al(OH) + 3NaCl K SO + Ba(OH) = 2KOH + BaSO Образуется новая соль и новое основание. Примечание: реагирующие вещества надо подбирать так, чтобы в результате реакции одно из образующихся веществ (основание или соль) выпадало в осадок. В) с кислотами: CaCo + 2HCl = CaCl + H CO / \ H O CO Образуется новая соль и новая кислота. Поскольку H CO очень непрочная, она разлагается на воду и CO . Примечание: реакция между солью и кислотой будет происходить при таких условиях: а) когда образуется осадок, не растворимый в кислотах: AgNO + HCl = AgCl + HNO б) когда реагирующая кислота сильнее, чем та, которой образована соль: Ca (PO ) + 3H SO = 3CaSO + 2H PO в) когда соль образована летучей кислотой, а реагирующая кислота нелетучая: 2NaNO + H SO = Na SO + 2HNO Г) с солями: BaCl + Na SO = BaSO + 2NaCl Примечание: реакция будет происходить только тогда, когда обе исходные соли будут взяты в растворах, но одна из вновь образующихся солей будет выпадать в осадок. Выводы по всем этим темам ( с параграфа 29-38 ) и классификация неорганических веществ и их реакций: Ответы на некоторые вопросы после параграфов: Какие вещества называют оксидами? Оксиды –это сложные вещества образованные двумя элементами одним из которых является кислород. Какие вещества относятся к кислотам? К кислотам относятся сложные вещества, в состав которых входят водород и кислотный остаток. Что называется реакцией соединения? Это реакция в результате которой из двух или нескольких веществ (простых или сложных) образуется одно новое сложное вещество. Напишите уравнения химических реакций которые происходят при таких превращениях: C CO H CO P P O HPO C + O = CO CO + H O = H CO P + O = P O Как химическим путем отличить серебро от цинка? Что такое хлороводород и как его получить? Хлороводород –это бесцветный газ с резким запахом, немного тяжелее воздуха, во влажном воздухе “дымит”. Очень хорошо растворяется в воде. Получить хлороводород можно из кристаллического хлорида натрия NaCl при нагревании его с концентрированной серной кислотой. Почему хлороводород на воздухе дымит? Как доказать что выданный вам раствор кислота и это соляная кислота? Надо юзить на него индикатором. Лакмус опустить – краснеет, метилоранж –розовеет, фенолфталеин – бесцветный. Какие вещества относятся к основаниям и как их классифицируют? Привести примеры. К основаниям относятся вещества имеющие гидроксильную группу и металл. Основания классифицируют на щелочи и нерастворимые. Все металлы не растворяются, а неметаллы наоборот. Растворимые –NaOH, KOH, нерастворимые –Cu(OH) Fe(OH) . ) Что вам известно о гидроксиде натрия? Гидроксид натрия NaOH –растворимый в воде… 11) Ca CaO Ca(OH) Ca(NO ) Ca + O = 2CaO CaO + H O = Ca(OH) Ca(OH) + 2HNO = Ca(NO ) + 2H O ) P P O H PO Mg(PO ) P + 5O = 2P O P O + 3H O = 2H PO Что называется амфотерностью? Амфотерность –это способность химических соединений Проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от природы веществ, с которыми они реагируют. Что такое соли? Соли –это сложные вещества, образованные атомами металлов и кислотными остатками. Сформулируйте правило для составления формул солей. Сумма единиц валентностей атомов металла должна равняться сумме единиц валентностей атомом кислотного остатка. Ca CaO Ca(OH) CaCl CaSO Ca + O = 2CaO CaO + H O = Ca(OH) Ca(OH) + 2HCl = CaCl + 2H O CaCl + H SO = CaSO + 2HCl Ba Ba(OH) Ba(NO ) BaCO BaCl Ba + H O = Ba(OH) Ba(OH) + 2HNO = Ba(NO ) + 2H O Ba(NO ) + H CO = BaCO + 2HNO BaCO + 2HCl = BaCl + H CO Обобщение знаний: Какие вещества называются простыми? На какие две группы их можно разделить? Сравнить характерные свойства металлов и неметаллов. Простые вещества –это вещества состоящие из одного элемента. Их можно разделить на металлы и неметаллы. Металлы –нерастворимые в воде вещества. Они имеют металлический блеск и пластичность. Неметаллы –это растворимые в воде вещества, которые хрупкие и т.п. Какие вещества называются сложными? На какие классы делятся неорганические вещества? Сложные вещества –это вещества состоящие из двух или более элементов. Неорганические вещества делятся на простые и сложные. Сложные делятся на оксиды, основания, кислоты и соли. По какому признаку оксиды делят на основные и кислотные? Оксиды которым соответствуют основания называют основными, а те которым соответствуют кислоты — кислотными. ) С чем могут взаимодействовать кислотные и основные оксиды? Что получается? Кислотные и основные оксиды могут взаимодействовать с водой и получается кислоты или основания.

Кислоти, основания, соли основные свойства

 


Кислоты

 

H2SO4 — серная (сульфаты)

HCl — соляная (хлориды)

HNO3 — азотная (нитраты)

H3PO4 — фосфорная (Фосфаты)

H2SO3 -сернистая (сульфиты)

H2S — сероводород (сульфиды)

H2CO3 — угольная (карбонаты)

H2SiO3 — кремниевая (силикаты)

Основания

NaOH — гидроксид натрия

KOH — гидроксид калия

Ca(OH)2 — гидроксид кальция

Ba(OH)2 — гидроксид бария

Mg(OH)2 — гидроксид магния

Cu(OH)2 — гидроксид меди (II)

Fe(OH)2 — гидроксид железа (II)

Fe(OH)3 — гидроксид железа (III)

Al(OH)3 —  гидроксид алюминия

Соли

CuSO4 — сульфат меди (II)

NaCl — хлориднатрия

Fe(NO3)3 — нитрат железа (III)

Ba3(PO4)3 -фосфат бария

MgSO3 — сульфит магния

FeS -сульфид железа (II)

CaCO3 -карбонат кальция

K2SiO3 -силикат калия

Al2(SO4)3 -сульфат алюминия

 

1. Кислоты реагируют

  • с металлами, стоящими в ряду активностм левее водорода с выделением водорода (кроме азотной и концентрированной серной)
  • с основными оксидами с образованием соли и воды
  • с основаниями с образованием соли и воды
  • с солями, образованными более слабыми кислотами с выпадением осадка или выделением газа

2. Азотная кислота реагирует со всеми металлами, кроме Au, Pt, Al, Fe, при этом водород не выделяется, а образуются различные соединения азота (NH4NO3, N2, N2O, NO, NO2) в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.

3. Концентрированная серная кислота реагирует со всеми металлами, кроме Au, Pt, Al, Fe, при этом водород не выделяется, а выделяются различные соединения серы (H2S, S, SO2) в зависимости от активности металла.

4. Вытеснительный ряд кислот (по убыванию):

H2SO4 —> HCl и HNO3 —> H3PO4 —> H2SO3 —> H2S —> H2CO3 —> H2SiO3

5. Кислоты (кроме нерастворимой в воде кремниевой кислоты) изменяют окраску индикаторов: фиолетовый лакмус в кислотах краснеет, оранжевый метилоранж становится розовым.

 

6. Щелочи реагируют с кремнием, галогенами, кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, амфотерными металлами и растворимыми солями, если выпадает осадок или выделяется газ аммиак.

7. Щелочи при нагревании не разлагаются, изменяют окраску индикаторов: фиолетовый лакмус в щелочах синеет, оранжевый метилоранж становится желтым, бесцветный фенолфталеин становится малиновым.

8. Нерастворимые основания реагируют с кислотами и разлагаются при нагревании на оксид металла и воду.

9. Амфотерные основания реагируют с кислотами, щелочами и разлагаются при нагревании.

 

10. Соли реагируют

  • со щелочами (если выпадает осадок или выделяется газ аммиак)

  • с кислотами, более сильными, чем та, которой образована соль

  • с другими растворимыми солями (если выпадает осадок)

  • с металлами (более активные вытесняют менее активные)

  • с галогенами (более активные галогены вытесняют менее активные и серу)

11. Нитраты разлагаются с выделением кислорода:

  • если металл стоит до Mg, образуется нитрит + кислород

  • если металл от Mg до Cu, образуется оксид металла + NO2 + O2

  • если металл стоит после Cu, образуется металл + NO2 + O2

  • нитрат аммония разлагается на N2O и H2O

12. Карбонаты щелочных металлов не разлагаются при нагревании

13. Карбонаты металлов II группы разлагаются на оксид металла и углекислый газ

Давайте порассуждаем вместе

1. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.







Исходные вещества

Продукты реакции

А) Na2CO3 + HCl 1) NaCl + CO2 + H2O
Б) Na2CO3 + CO2 + H2O 2) NaHCO3 + HCl
В) Na2CO3 + CaCl2 3) NaOH + NaHCO3
4) NaHCO3
5) NaCl + CaCO3

 

Ответ:

т.к. Na2CO32HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

Na2CO3 + CO2 + H2O = NaHCO3

Na2CO3 + CaCl2 = 2NaCl + CaCO3

2. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.







Исходные вещества

Продукты реакции

А) H2SO4 + MgO 1) MgSO4 + H2O
Б) H2SO4 + Mg(OH)2 2) MgSO4 + H2
В) Mg + H2S 3) MgS + H2O
4) MgH2 + S
5) MgS + H2

 

Ответ:

т.к. H2SO4 + MgO = MgSO4 + H2O

H2SO4 + Mg(OH)2 = MgSO4 + 2H2O

Mg + H2S = MgS + H2

 

 

3. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.







Исходные вещества

Продукты реакции

А) Al2O3 + NaOH 1) NaAlO2 + H2O
Б) Al2O3 + HCl 2) NaH2AlO3
В) Na2SO3 + CaCl2 3) AlCl3 + H2O
4) AlCl3 + H2
5) NaCl + CaSO3

 

Ответ:

т.к. Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

Na2SO3 + CaCl2 = 2NaCl + CaSO3

 

Химия


ОСНОВАНИЯ

Оглавление:

1. Определение

2. Классификация

3. Электролитическая
диссоциация

4. Получение

5. Важнейшие химические
свойства

6. Задания

7. Ответы


Основания – это сложные
вещества, состоящие из катионов металлов и одного или
нескольких гидроксид-анионов (ОН)


КЛАССИФИКАЦИЯ

1. По растворимости в воде различают
растворимые основания (щёлочи) и нерастворимые основания.

2. По числу гидроксид-анионов различают
однокислотные, двухкислотные и трёхкислотные основания.


ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Растворимые основания при растворении в воде
диссоциируют на катионы металлов и гидроксид-анионы.
NaOH → Na+ +
OH
KOH → K+ + OH
Ba(OH)2 → Ba2+
+ 2OH


ПОЛУЧЕНИЕ

Соль + щёлочь = основание + другая соль
CuSO+ 2NaOH = Cu(OH)2 +
Na2SO4
K2CO3
+ Ba(OH)2 = 2КОН+BaCO3

Получение щелочей:
1. Активный металл + вода = щёлочь + водород

2Na+2H2O
= 2NaOH + H2
2. Основный оксид + вода = щёлочь
Li2O + H2O
= 2LiOH


ВАЖНЕЙШИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Реакция нейтрализации основание +
кислота = соль + вода
NaOH +
HCl = NaCl + H2O
2. Щёлочь + соль = основание + другая соль
2NaOH + CuSO= Cu(OH)2 +
Na2SO4
3. Щёлочь + кислотный оксид = соль + вода

2NaOH +
SO3 = Na2SO4
+ H2O
4. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании:
основание = оксид металла + вода
Cu(OH)2
= CuO + H2O
5. Растворы щелочей (благодаря диссоциации на ионы) изменяют
окраску индикаторов:


Лакмус:  синий→розовый

Фенолфталеин: бесцветный→малиновый

ЗАДАНИЯ

Задание 1. Из приведённого перечня выберите
основания, назовите их, определите тип.
1) NaOH 2)
Li2O 3) Ba(OH)2 4)
CuSO4 5) P2O5 6) Al(OH)3 
7) HCl 8) C2H5OH

Задание 2. С какими из перечисленных веществ
может реагировать а) NaOH б)
Cu(OH)2 

1)Na2O 2)SO3  3)H2
4)NaOH 5)H2SO4  6)Na2SO4 
7) HCl  8) AlCl3

ОТВЕТЫ.

Наверх

Кислотно-основное поведение оксидов

На этой странице обсуждаются реакции оксидов элементов периода 3 (натрия в хлор) с водой, а также с кислотами или основаниями, где это необходимо (как и раньше, аргон опускается, потому что он не образует окись).

Краткое описание тенденции

Оксиды: Представляющие интерес оксиды приведены ниже:

Na 2 O MgO Al 2 O 3 SiO 2 П 4 О 10 СО 3 Класс 2 O 7
П 4 О 6 СО 2 класс 2 O

Тенденцию кислотно-щелочного поведения можно резюмировать следующим образом:

Кислотность увеличивается слева направо, от сильно основных оксидов слева до сильнокислых справа, с амфотерным оксидом (оксидом алюминия) в середине.Амфотерный оксид — это оксид, который проявляет как кислотные, так и основные свойства.

Эта тенденция применима только к самым высоким оксидам отдельных элементов (см. Верхнюю строку таблицы) с наивысшими степенями окисления для этих элементов. Для других оксидов картина менее ясна. Кислотность неметаллических оксидов определяется в терминах кислотных растворов, образующихся в реакциях с водой — например, триоксид серы реагирует с водой с образованием серной кислоты. Однако все они будут реагировать с основаниями, такими как гидроксид натрия, с образованием солей, таких как сульфат натрия, как подробно описано ниже.

Оксид натрия

Оксид натрия — простой сильноосновной оксид. Он является основным, поскольку содержит ион оксида, O 2-, который является очень сильным основанием с высокой тенденцией к соединению с ионами водорода.

Реакция с водой : Оксид натрия экзотермически реагирует с холодной водой с образованием раствора гидроксида натрия. Концентрированный раствор оксида натрия в воде будет иметь pH 14.

\ [Na_2O + H_2O \ стрелка вправо 2NaOH \]

Реакция с кислотами: Оксид натрия, как сильное основание, также реагирует с кислотами.Например, он реагирует с разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида натрия.

\ [Na_2O + 2HCl \ стрелка вправо 2NaCl + H_2O \]

Оксид магния

Оксид магния — еще один простой основной оксид, который также содержит ионы оксида. Однако он не такой сильно основной, как оксид натрия, потому что ионы оксида не так слабо связаны. В оксиде натрия твердое вещество удерживается вместе за счет притяжения между ионами 1+ и 2-. В оксиде магния притяжение составляет от 2+ до 2- ионов.Из-за более высокого заряда металла требуется больше энергии, чтобы разорвать эту ассоциацию. Даже с учетом других факторов (таких как энергия, выделяемая при ионно-дипольном взаимодействии между катионами и водой), общий эффект заключается в том, что реакции с участием оксида магния всегда будут менее экзотермическими, чем реакции оксида натрия.

Реакция с водой: На первый взгляд кажется, что порошок оксида магния не реагирует с водой. Однако pH полученного раствора составляет около 9, что указывает на образование гидроксид-ионов.Фактически, в реакции образуется некоторое количество гидроксида магния, но, поскольку этот компонент почти нерастворим, фактически растворяется небольшое количество гидроксид-ионов. Реакция показана ниже:

\ [MgO + H_2O \ стрелка вправо Mg (OH) _2 \]

Реакция с кислотами: Оксид магния реагирует с кислотами, как и предполагалось для простого оксида металла. Например, он реагирует с теплой разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида магния.

\ [MgO + 2HCl \ стрелка вправо MgCl_2 + H_2O \]

Оксид алюминия

Описание свойств оксида алюминия может сбивать с толку, поскольку он существует в нескольких различных формах.Одна из этих форм очень инертна (химически известна как альфа-Al 2 O 3 ) и производится при высоких температурах. Следующие ниже реакции касаются более реакционноспособных форм молекулы. Оксид алюминия амфотерный. Он вступает в реакцию как с основанием, так и с кислотой.

Реакция с водой: Оксид алюминия не растворяется в воде и не реагирует подобно оксиду натрия и оксиду магния. Ионы оксида слишком прочно удерживаются в твердой решетке, чтобы реагировать с водой.

Реакция с кислотами: Оксид алюминия содержит ионы оксида и поэтому реагирует с кислотами так же, как оксиды натрия или магния. Оксид алюминия реагирует с горячей разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида алюминия.

\ [Al_2O_3 + 6HCl \ стрелка вправо 2AlCl_3 + 3H_2O \]

Эта и другие реакции демонстрируют амфотерную природу оксида алюминия.

Реакция с основаниями: Оксид алюминия также проявляет кислотные свойства, как показано в его реакциях с основаниями, такими как гидроксид натрия.Существуют различные алюминаты (соединения, в которых алюминий является компонентом отрицательного иона), что возможно, потому что алюминий может образовывать ковалентные связи с кислородом. Это возможно, потому что разница электроотрицательностей между алюминием и кислородом мала, в отличие от разницы между натрием и кислородом, например (электроотрицательность увеличивается за период)

Оксид алюминия реагирует с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия с образованием бесцветного раствора тетрагидроксоалюмината натрия:

\ [Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \ стрелка вправо 2NaAl (OH) _4 \]

Диоксид кремния (оксид кремния (IV))

Кремний слишком похож по электроотрицательности на кислород, чтобы образовывать ионные связи.Следовательно, поскольку диоксид кремния не содержит оксидных ионов, он не имеет основных свойств. На самом деле он очень слабокислый, реагирует с сильными основаниями.

Реакция с водой: Диоксид кремния не реагирует с водой из-за термодинамических трудностей разрушения его ковалентной сетевой структуры.

Реакция с основаниями : Диоксид кремния реагирует с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия, образуя бесцветный раствор силиката натрия:

\ [SiO_2 + 2NaOH \ стрелка вправо Na_2SiO_3 + h3O \]

В другом примере реакции кислого диоксида кремния с основанием, извлечения железа в доменной печи, оксид кальция из известняка реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция:

\ [SiO_2 + CaO \ стрелка вправо CaSiO_3 \]

Оксиды фосфора

Здесь рассматриваются два оксида фосфора: оксид фосфора (III) P 4 O 6 и оксид фосфора (V) P 4 O 10 .

Оксид фосфора (III): Оксид фосфора (III) реагирует с холодной водой с образованием раствора слабой кислоты, H 3 PO 3 — известной как фосфористая кислота, ортофосфорная кислота или фосфоновая кислота:

\ [P_4O_6 + 6H_2O \ rightarrow 4H_3PO_3 \]

Структура полностью протонированной кислоты показана ниже:

Протоны остаются связанными до тех пор, пока не будет добавлена ​​вода; даже тогда, поскольку фосфорная кислота является слабой кислотой, несколько молекул кислоты депротонируются.Фосфорная кислота имеет pK a , равное 2,00, что является более кислым, чем обычные органические кислоты, такие как этановая кислота (pK a = 4,76).

Маловероятно, что оксид фосфора (III) непосредственно взаимодействует с основанием. В фосфористой кислоте два атома водорода в группах -ОН являются кислотными, а третий атом водорода — нет. Следовательно, есть две возможные реакции с основанием, таким как гидроксид натрия, в зависимости от количества добавленного основания:

\ [NaOH + H_3PO_3 \ rightarrow NaH_2PO_3 + H_2O \]

\ [2NaOH + H_3PO_3 \ rightarrow Na_2HPO_3 + 2H_2O \]

В первой реакции только один из протонов реагирует с гидроксид-ионами основания.Во втором случае (используя вдвое больше гидроксида натрия) реагируют оба протона.

Если вместо этого оксид фосфора (III) взаимодействует непосредственно с раствором гидроксида натрия, возможны те же соли:

\ [4NaOH + P_4O_6 + 2H_2O \ стрелка вправо 4NaH_2PO_3 \]

\ [9NaOH + P_4O_6 \ стрелка вправо 4Na_2HPO_3 + 2H_2O \]

Оксид фосфора (V): Оксид фосфора (V) бурно реагирует с водой с образованием раствора, содержащего смесь кислот, природа которой зависит от условий реакции.Обычно рассматривается только одна кислота, фосфорная (V) кислота, H 3 PO 4 (также известная как фосфорная кислота или ортофосфорная кислота).

\ [P_4O_ {10} + 6H_2O \ rightarrow 4H_3PO_4 \]

На этот раз полностью протонированная кислота имеет следующую структуру:

Фосфорная (V) кислота — еще одна слабая кислота с pK a , равным 2,15, что незначительно слабее, чем фосфористая кислота. Растворы каждой из этих кислот с концентрацией около 1 моль дм -3 имеют pH около 1.

Оксид фосфорной кислоты (V) также вряд ли будет напрямую реагировать с основанием, но гипотетические реакции рассматриваются. В кислотной форме молекула имеет три кислотные -ОН группы, которые могут вызывать трехстадийную реакцию с гидроксидом натрия:

\ [NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O \]

\ [2NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O \]

\ [3NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O \]

Подобно оксиду фосфора (III), если оксид фосфора (V) взаимодействует непосредственно с раствором гидроксида натрия, образуется такая же возможная соль, как на третьей стадии (и только эта соль):

\ [12NaOH + P_4O_ {10} \ rightarrow 4Na_3PO_4 + 6H_2O \]

Оксиды серы

Рассматриваются два оксида: диоксид серы SO 2 и триоксид серы SO 3 .

Диоксид серы: Диоксид серы хорошо растворяется в воде, реагируя с образованием раствора сернистой кислоты (также известной как серная (IV) кислота), H 2 SO 3 , как показано в реакции ниже. Этот вид существует только в растворе, и при любой попытке его изолировать выделяется диоксид серы.

\ [SO_2 + H_2O \ стрелка вправо H_2SO_3 \]

Протонированная кислота имеет следующую структуру:

Сернистая кислота также является относительно слабой кислотой с pK и около 1.8, но немного сильнее, чем две указанные выше фосфорсодержащие кислоты. Достаточно концентрированный раствор сернистой кислоты имеет pH около 1.

.

Диоксид серы также напрямую реагирует с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Барботирование диоксида серы через раствор гидроксида натрия сначала образует раствор сульфита натрия, а затем раствор гидросульфита натрия, если диоксид серы находится в избытке.

\ [SO_2 + 2NaOH \ стрелка вправо Na_2SO_3 + H_2O \]

\ [Na_2SO_3 + H_2O \ rightarrow 2NaHSO_3 \]

Другая важная реакция диоксида серы — с основным оксидом кальция с образованием сульфита кальция (также известного как сульфат кальция (IV)).Это один из важных методов удаления диоксида серы из дымовых газов на электростанциях.

\ [CaO + SO_2 \ стрелка вправо CaSO_3 \]

Триоксид серы: Триоксид серы бурно реагирует с водой с образованием тумана из капель концентрированной серной кислоты.

\ [SO_3 + H_2O \ rightarrow H_2SO_4 \]

Чистая, полностью протонированная серная кислота имеет структуру:

Серная кислота — сильная кислота, и растворы обычно имеют pH около 0.{2-} (водн.) \]

Это полезно, если вы понимаете причину, по которой серная кислота является более сильной кислотой, чем серная кислота. Вы можете применить те же рассуждения к другим кислотам, которые вы найдете на этой странице.

Серная кислота сильнее серной кислоты, потому что, когда ион водорода теряется из одной из групп -ОН серной кислоты, отрицательный заряд, оставшийся на кислороде, распространяется (делокализуется) по иону за счет взаимодействия с кислородом с двойной связью. атомы. Отсюда следует, что большее количество атомов кислорода с двойной связью в ионе делает возможной большую делокализацию; большая делокализация приводит к большей стабильности, что снижает вероятность рекомбинации иона с ионом водорода и его превращения в неионизированную кислоту.

Серная кислота имеет только один кислород с двойной связью, тогда как серная кислота имеет два; дополнительная двойная связь обеспечивает гораздо более эффективную делокализацию, гораздо более стабильный ион и более сильную кислоту. Серная кислота проявляет все реакции, характерные для сильной кислоты. Например, при реакции с гидроксидом натрия образуется сульфат натрия; в этой реакции оба кислых протона реагируют с гидроксид-ионами, как показано:

\ [2NaOH + H_2SO_4 \ стрелка вправо Na_2SO_4 + 2H_2O \]

В принципе, гидросульфат натрия можно получить, используя вдвое меньше гидроксида натрия; в этом случае удаляется только один из кислых атомов водорода.

Сам по себе триоксид серы также напрямую реагирует с основаниями, такими как оксид кальция, с образованием сульфата кальция:

\ [CaO + SO_3 \ стрелка вправо CaSO_4 \]

Эта реакция аналогична описанной выше реакции с диоксидом серы.

Оксиды хлора

Хлор образует несколько оксидов, но здесь рассматриваются только два (оксид хлора (VII), Cl 2 O 7 и оксид хлора (I), Cl 2 O). Оксид хлора (VII) также известен как гептоксид дихлора, а оксид хлора (I) — как монооксид дихлора.

Оксид хлора (VII): Оксид хлора (VII) является высшим оксидом хлора — атом хлора находится в максимальной степени окисления +7. Он продолжает тенденцию высших оксидов элементов периода 3 к тому, чтобы быть более сильными кислотами. Оксид хлора (VII) реагирует с водой, давая очень сильную кислоту, хлорную (VII) кислоту, также известную как хлорная кислота.

\ [Cl_2O_7 + H_2O \ стрелка вправо 2HClO_4 \]

Как и в серной кислоте, pH типичных растворов хлорной кислоты составляет около 0.Нейтральная хлорная (VII) кислота имеет следующую структуру:

Когда ион хлората (VII) (перхлорат-ион) образуется в результате потери протона (например, в реакции с водой), заряд делокализован по каждому атому кислорода в ионе. Это делает ион очень стабильным, а хлорную (VII) кислоту очень сильной.

Хлорная (VII) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (VII):

\ [NaOH + HClO_4 \ стрелка вправо NaClO_4 + h3O \]

Сам оксид хлора (VII) также непосредственно реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием того же продукта:

\ [2NaOH + Cl_2O_7 \ стрелка вправо 2NaClO_4 + H_2O \]

Оксид хлора (I): Оксид хлора (I) намного менее кислый, чем оксид хлора (VII).- \) также известна как хлорноватистая кислота.

\ [Cl_2O + H_2O \ rightleftharpoons 2HOCl \]

Структура хлорноватой (I) кислоты в точности такая, как показано ее формулой HOCl. У него нет атомов кислорода с двойными связями и нет способа делокализации заряда по отрицательному иону, образовавшемуся в результате потери водорода. Следовательно, образовавшийся отрицательный ион не очень стабилен и легко восстанавливает свой протон, чтобы превратиться в кислоту. Хлорная (I) кислота очень слабая (pK a = 7,43) и реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (I) (гипохлорита натрия):

\ [NaOH + HOCl \ rightarrow NaOCl + H_2O \]

Оксид хлора (I) также напрямую реагирует с гидроксидом натрия с образованием того же продукта:

\ [2NaOH + Cl_2O \ стрелка вправо 2NaOCl + H_2O \]

17.7: Растворимость и pH — Химия LibreTexts

Растворимость многих соединений сильно зависит от pH раствора. Например, анион во многих труднорастворимых солях представляет собой конъюгированное основание слабой кислоты, которая может протонироваться в растворе. Кроме того, растворимость простых бинарных соединений, таких как оксиды и сульфиды, как сильные основания, часто зависит от pH. В этом разделе мы обсуждаем взаимосвязь между растворимостью этих классов соединений и pH.

Влияние кислотно-основного равновесия на растворимость солей

Мы начинаем обсуждение с изучения влияния pH на растворимость типичной соли, \ (\ ce {M ^ {+} A ^ {-}} \), где \ (\ ce {A ^ {-}} \) является сопряженным основанием слабой кислоты \ (\ ce {HA} \). {-}}] \]

Согласно принципу Ле Шателье, больше МА будет растворяться до тех пор, пока не будет \ (Q = K_ {sp} \).{2+} (водн.) + 2HF (водн.) \ Label {17.20} \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \) показывает, как рассчитать эффект растворимости при добавлении сильной кислоты к раствору труднорастворимой соли.

Трудно растворимые соли, полученные из слабых кислот, обычно лучше растворяются в кислых растворах.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Оксалат свинца (PbC 2 O 4 ), иодид свинца (PbI 2 ) и сульфат свинца (PbSO 4 ) все довольно нерастворимы, со значениями K sp , равными 4.8 × 10 −10 , 9,8 × 10 −9 и 2,53 × 10 −8 соответственно. Как влияет добавление сильной кислоты, такой как хлорная кислота, на их относительную растворимость?

Дано: K sp значения для трех соединений

Запрошено: относительная растворимость в растворе кислоты

Стратегия:

Напишите сбалансированное химическое уравнение растворения каждой соли. Поскольку на самое сильное сопряженное основание больше всего повлияет добавление сильной кислоты, определите относительную растворимость по относительной основности анионов.{2 -} _ {4 (водн.)} \ Nonumber \]

Добавление сильной кислоты будет иметь наибольшее влияние на растворимость соли, которая содержит сопряженное основание слабой кислоты в качестве аниона. Поскольку HI является сильной кислотой, мы прогнозируем, что добавление сильной кислоты к насыщенному раствору PbI 2 не сильно повлияет на его растворимость; кислота просто диссоциирует с образованием H + (водн.) и соответствующего аниона. Напротив, оксалат представляет собой полностью депротонированную форму щавелевой кислоты (HO 2 CCO 2 H), которая является слабой дипротонной кислотой (p K a1 = 1.+ (водн.) \ rightarrow HO_2CCO_2H (водн.) \ nonumber \]

Эти реакции будут уменьшаться [C 2 O 4 2−], вызывая растворение большего количества оксалата свинца для снятия нагрузки на систему. -_ {4 (aq)} \ nonumber \]

Поскольку HSO 4 имеет pKa, равное 1.99, эта реакция будет лежать в основном слева, как написано. Следовательно, мы прогнозируем, что влияние добавленной сильной кислоты на растворимость PbSO 4 будет значительно меньше, чем для PbC 2 O 4 .

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Какая из следующих нерастворимых солей — AgCl, Ag 2 CO 3 , Ag 3 PO 4 и / или AgBr — будет значительно более растворимой в 1,0 M HNO 3 , чем в чистой воде?

Ответ

Ag 2 CO 3 и Ag 3 PO 4

Пещеры и связанные с ними вершины и каменные шпили представляют собой один из самых впечатляющих примеров pH-зависимой растворимости Equilbria (часть (a) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) :).{2−} 3 (водн.) \ Rightleftharpoons CaCO3 (s)} \ label {17. −_ {3 (водный)} \ rightleftharpoons CaCO_ {3 (s)} + CO_ {2 (g)} + H_2O (l) \ label {17.24} \]

Прямое направление — это та же реакция, которая производит твердое вещество, называемое накипью, в чайниках, кофеварках, водонагревателях, бойлерах и других местах, где жесткая вода постоянно нагревается.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Химия образования пещер. (а) Эта пещера в Кампанете, Майорка, Испания, и связанные с ней образования являются примерами рН-зависимых равновесий растворимости. (b) Пещера образуется, когда грунтовые воды, содержащие атмосферный CO 2 , образуя кислый раствор, растворяют известняк (CaCO 3 ) в процессе, который может занять десятки тысяч лет.Когда грунтовые воды просачиваются в пещеру, вода испаряется из раствора CaCO 3 в воде, обогащенной CO 2 , образуя перенасыщенный раствор и сдвиг равновесия, вызывающий осаждение CaCO 3 . Отложенный известняк в конечном итоге образует сталактиты и сталагмиты.

Когда содержащий подземные воды атмосферный CO 2 (уравнения \ (\ ref {17.21} \) и \ (\ ref {17.22} \)) попадает в микроскопические трещины в отложениях известняка, CaCO 3 растворяется в кислотный раствор в обратном направлении уравнения \ (\ ref {17.24} \). Трещины постепенно увеличиваются с 10–50 мкм до 5–10 мм, и этот процесс может длиться до 10 000 лет. В конце концов, примерно через 10 000 лет образуется пещера. Подземные воды с поверхности просачиваются в пещеру и цепляются за потолок, где вода испаряется и вызывает смещение равновесия в уравнении \ (\ ref {17.24} \) вправо. Осаждение круглого слоя твердого CaCO 3 приводит к образованию длинного полого шпиля из известняка, называемого сталактитом, который растет с потолка.Ниже, где капли падают с потолка, аналогичный процесс вызывает рост другого шпиля, называемого сталагмитом. Те же процессы, которые вырезают под землей, работают и над землей, в некоторых случаях создавая фантастически запутанные пейзажи, такие как провинция Юньнань в Китае (рис. \ (\ PageIndex {2} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Растворимость уравновешивает формирование карстовых ландшафтов. Такие пейзажи, как крутые известняковые вершины Каменного леса в провинции Юньнань, Китай, образованы в результате того же процесса, который создает пещеры и связанные с ними образования.

Кислые, основные и амфотерные оксиды и гидроксиды

Одна из самых ранних классификаций веществ была основана на их растворимости в кислотном растворе по сравнению с основным, что привело к классификации оксидов и гидроксидов как основных или кислотных. Основные оксиды и гидроксиды либо реагируют с водой с образованием основного раствора, либо легко растворяются в водной кислоте. Кислые оксиды или гидроксиды реагируют с водой с образованием кислого раствора или растворимы в водной основе.- (водн.) \ Label {17.25} \]

\ [SO_ {3 (g)} + H_2O (l) \ rightarrow H_2SO_ {4 (aq)} \ label {17.26} \]

Оксид цезия реагирует с водой с образованием основного раствора гидроксида цезия, тогда как триоксид серы реагирует с водой с образованием раствора серной кислоты — действительно, очень разные поведения

Оксиды металлов обычно реагируют с водой с образованием основных растворов, тогда как оксиды неметаллов образуют кислые растворы.

Разница в реакционной способности происходит из-за разницы в связывании двух видов оксидов.Из-за низкой электроотрицательности металлов в крайнем левом углу периодической таблицы их оксиды лучше всего рассматривать как содержащие дискретные катионы M n + и анионы O 2-. На другом конце спектра — оксиды неметаллов; из-за своей более высокой электроотрицательности неметаллы образуют оксиды с ковалентными связями с кислородом. Однако из-за высокой электроотрицательности кислорода ковалентная связь между кислородом и другим атомом, E, обычно поляризована: E δ + –O δ– .{2 -} _ {4 (водн.)} + H_2O (l) \ label {17.27} \]

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Классификация оксидов элементов основной группы по их кислотному или основному характеру. В периодической таблице происходит постепенный переход от основных оксидов к кислым оксидам из нижнего левого угла в верхний правый. Оксиды металлических элементов обычно представляют собой основные оксиды, которые либо реагируют с водой с образованием основного раствора, либо растворяются в водной кислоте. Напротив, оксиды неметаллических элементов представляют собой кислые оксиды, которые либо реагируют с водой с образованием кислого раствора, либо растворимы в водном основании.Оксиды промежуточного характера, называемые амфотерными оксидами, расположены вдоль диагональной линии между двумя крайними значениями. Амфотерные оксиды растворяются в кислоте с образованием воды или растворяются в основании с образованием растворимого комплексного иона. (Радиоактивные элементы не классифицируются.)

Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), происходит постепенный переход от основных оксидов металлов к кислым оксидам неметаллов по мере того, как мы идем от нижнего левого угла к верхнему правому в периодическом таблица, с широкой диагональной полосой оксидов промежуточного характера, разделяющей две крайние точки.Многие оксиды элементов в этой диагональной области периодической таблицы растворимы как в кислотных, так и в основных растворах; следовательно, их называют амфотерными оксидами (от греческого слова ampho, что означает «оба», как в амфипротическом). Амфотерные оксиды растворяются в кислоте с образованием воды или растворяются в основании с образованием растворимого комплекса. Как показано на видео \ (\ PageIndex {1} \), например, смешивание амфотерного оксида Cr (OH) 3 (также обозначаемого как Cr 2 O 3 • 3H 2 O) с водой дает мутная, пурпурно-коричневая суспензия.-}} \ mathrm {(aq)} \ label {17.29} \]

Видео \ (\ PageIndex {1} \): Гидроксид хрома (III) [Cr (OH) 3 или Cr 2 O 3 • 3H 2 O] является примером амфотерного Окись. Все три стакана первоначально содержали суспензию коричневато-пурпурного Cr (OH) 3 (s) (в центре). Когда концентрированную кислоту (6 MH 2 SO 4 ) добавляли в стакан слева, Cr (OH) 3 растворялся с образованием фиолетового [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ ионов и вода.Добавление концентрированного основания (6 M NaOH) в стакан справа привело к растворению Cr (OH) 3 с образованием зеленых ионов [Cr (OH) 4 ] . Для более полного описания см. Https://www.youtube.com/watch?v=IQNcLH6OZK0

.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Гидроксид алюминия, записываемый как Al (OH) 3 или Al 2 O 3 • 3H 2 O, является амфотерным. Напишите химические уравнения для описания растворения гидроксида алюминия в (а) кислоте и (б) в основании.

Дано: амфотерное соединение

Запрошено: реакции растворения в кислоте и основании

Стратегия:

Используя уравнения \ (\ ref {17.28} \) и \ (\ ref {17.29} \) в качестве руководства, запишите реакции растворения в растворах кислоты и основания.

Решение

  1. Кислота отдает протоны гидроксиду, давая воду и гидратированный ион металла, поэтому гидроксиду алюминия, который содержит три иона OH на Al, требуется три иона H + :

\ [Al (OH) _ {3 (s)} + 3H ^ + (aq) \ rightarrow Al ^ {3+} (aq) + 3H_2O (l) \ nonumber \]

В водном растворе Al 3 + образует комплексный ион [Al (H 2 O) 6 ] 3+ .2 _ {- (aq)} \ nonumber \]

Селективное осаждение с использованием pH

Многие растворенные ионы металлов могут быть отделены путем селективного осаждения катионов из раствора при определенных условиях. В этом методе pH часто используется для контроля концентрации аниона в растворе, который определяет, какие катионы выпадают в осадок.

Концентрацию анионов в растворе часто можно контролировать, регулируя pH, тем самым обеспечивая селективное осаждение катионов.{2−}] \ label {17.33c} \]

Таким образом, концентрации сульфидов от 1,6 × 10 −21 M до 8,0 × 10 −24 M будут приводить к осаждению CdS из раствора, но не ZnS. Как нам получить такую ​​низкую концентрацию сульфида? Насыщенный водный раствор H 2 S содержит 0,10 M H 2 S при 20 ° C. P K a1 для H 2 S составляет 6,97, а p K a2 , соответствующее образованию [S 2-], составляет 12,90. — (aq) \ label {17.{−13} \ label {17.34d} \]

Мы можем показать, что концентрация S 2− составляет 1,3 × 10 −13 , сравнив K a1 и K a2 и признав, что вклад в [H + ] от диссоциация HS незначительна по сравнению с [H + ] от диссоциации H 2 S. Таким образом, подставляя 0,10 M в уравнение для K a1 для концентрации H 2 S, который практически постоянен независимо от pH, дает следующее:

\ [K _ {\ textrm {a1}} = 1.{2 -}}] \]

Хотя [S 2−] в растворе H 2 S очень мало (1,3 × 10 −13 M), барботирование H 2 S через раствор до его насыщения приведет к осаждению иона обоих металлов, потому что концентрация S 2- тогда будет намного больше, чем 1,6 × 10 -21 М. Таким образом, мы должны отрегулировать [S 2-], чтобы оставаться в желаемом диапазоне. Самый прямой способ сделать это — отрегулировать [H + ], добавив кислоту к раствору H 2 S (вспомните принцип Ле Шателье), тем самым установив равновесие в уравнении \ (\ ref {17.+}] & = 0.94 \ end {align} \ label {17.38} \]

Таким образом, добавление сильной кислоты, такой как HCl, для получения 0,94 M раствора в H + предотвратит осаждение более растворимого ZnS, обеспечивая при этом осаждение менее растворимого CdS при насыщении раствора H 2 S.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Раствор содержит 0,010 М Ca 2 + и 0,010 М La 3 + . Какая концентрация HCl необходима для осаждения La 2 (C 2 O 4 ) 3 • 9H 2 O, но не Ca (C 2 O 4 ) • H 2 O если концентрация щавелевой кислоты равна 1.0 М? K sp значения: 2,32 × 10 −9 для Ca (C 2 O 4 ) и 2,5 × 10 −27 для La 2 (C 2 O 4 ) 3 ; p K a1 = 1,25 и p K a2 = 3,81 для щавелевой кислоты.

Дано: концентраций катионов, K значений sp и значений концентрации и p K a для щавелевой кислоты

Запрошено: Концентрация HCl, необходимая для селективного осаждения La 2 (C 2 O 4 ) 3

Стратегия:

  1. Запишите каждое выражение произведения растворимости и вычислите концентрацию оксалата, необходимую для выпадения осадка.Определите диапазон концентраций, необходимый для селективного осаждения La 2 (C 2 O 4 ) 3 • 9H 2 O.
  2. Сложите уравнения для первой и второй диссоциации щавелевой кислоты, чтобы получить общее уравнение для диссоциации щавелевой кислоты до оксалата. Подставьте [ox 2− ], необходимый для осаждения La 2 (C 2 O 4 ) 3 • 9H 2 O, в общее уравнение диссоциации щавелевой кислоты, чтобы рассчитать необходимое [ H + ]. {2−}] = (0.+}] & = \ textrm {6,1 M} \ end {align} \ nonumber \]

    Таким образом, добавление достаточного количества HCl для получения [H + ] = 6,1 M вызовет осаждение только La 2 (C 2 O 4 ) 3 • 9H 2 O из раствора.

    Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

    Раствор содержит 0,015 M Fe 2 + и 0,015 M Pb 2 + . Какая концентрация кислоты необходима для того, чтобы Pb 2 + выпадал в осадок в виде PbS в насыщенном растворе H 2 S, но Fe 2 + не выпадал в осадок в виде FeS? K sp значения 6.3 × 10 −18 для FeS и 8,0 × 10 −28 для PbS.

    Ответ

    0,018 М В +

    Кислотно-основные свойства солей | Безграничная химия

    Соли, из которых производятся базовые растворы

    При растворении в воде основной соли образуется раствор с pH более 7,0.

    Цели обучения

    Отличить основные соли от неосновных солей

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • В кислотно-основной химии соли — это ионные соединения, образующиеся в результате реакции нейтрализации кислоты и основания.
    • Основные соли содержат сопряженное основание слабой кислоты, поэтому, когда они растворяются в воде, они реагируют с водой с образованием раствора с pH более 7,0.
    Ключевые термины
    • основная соль : продукт нейтрализации сильного основания и слабой кислоты; его анион является сопряженным основанием слабой кислоты

    В кислотно-основной химии соль определяется как ионное соединение, которое образуется в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием.Таким образом, соли состоят из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательных ионов), и в их несольватированных твердых формах они электрически нейтральны (без чистого заряда). Ионы, составляющие соль, могут быть неорганическими; примеры включают хлорид (Cl ), органический ацетат (CH 3 COO ) и одноатомный фторид (F ), а также многоатомные ионы, такие как сульфат (SO 4 2− ).

    Реакция основной соли в воде

    Существует несколько разновидностей солей, и в этом разделе мы рассмотрим основные соли.- (\ text {aq}) [/ latex]

    Поскольку он способен депротонировать воду и давать щелочной раствор, бикарбонат натрия является основной солью.

    Другие примеры основных солей включают:

    • Карбонат кальция (CaCO 3 )
    • Ацетат натрия (NaOOCCH 3 )
    • Цианид калия (KCN)
    • Сульфид натрия (Na 2 S)

    Обратите внимание, что для всех этих примеров анион является сопряженным основанием слабой кислоты (угольная кислота, бисульфат (вторая стадия диссоциации серной кислоты), уксусная кислота, синильная кислота, сероводород).

    Конъюгированные основы слабой и сильной кислот

    Имейте в виду, что соль будет основной, только если она содержит сопряженное основание слабой кислоты . Например, хлорид натрия содержит хлорид (Cl ), который является сопряженным основанием HCl. Но поскольку HCl — сильная кислота, ион Cl не является основным в растворе и не способен депротонировать воду.

    Бикарбонат натрия : Поскольку бикарбонат-ион является сопряженным основанием с угольной кислотой, слабая кислота, бикарбонат натрия будет давать щелочной раствор в воде.

    Соли, образующие кислотные растворы

    При растворении в воде кислые соли образуют растворы с pH менее 7,0.

    Цели обучения

    Объясните образование кислотных солей и их влияние на pH раствора.

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Кислотные соли содержат гидролизуемый протон в катионе, анионе или обоих; например, соль бисульфата аммония (NH 4 HSO 4 ) содержит кислый протон как в катионе, так и в анионе.
    • Чтобы определить кислотность / щелочность гидролизуемого аниона, сравните значения K a и K b для иона; если K a > K b , ион кислый; если K b > K a , ион является основным.
    Ключевые термины
    • кислотная соль : соль, дающая раствор с pH менее 7,0
    • гидролизуемый : способный диссоциировать в воде

    Соли с гидролизуемым катионом

    При растворении в воде кислые соли образуют растворы с pH менее 7.0. Это происходит либо из-за присутствия катиона металла, который действует как кислота Льюиса (что будет обсуждаться позже), либо, что довольно часто, из-за гидролизуемого протона в катионе или анионе. Соли с кислотными протонами в катионе чаще всего представляют собой соли аммония или органические соединения, содержащие протонированную аминогруппу. Примеры включают:

    • аммоний (NH 4 + )
    • метиламмоний (CH 3 NH 3 + )
    • этиламмоний (CH 3 CH 2 NH 3 + )
    • анилиний (C 6 H 6 NH 2 + )

    Примером кислой соли является соль, содержащая любой из этих катионов с нейтральным основанием, например хлорид аммония (NH 4 Cl).

    Соли с гидролизуемыми протонами в анионе

    Кислотные соли также могут содержать кислотный протон в анионе. Примеры анионов с кислотным протоном включают:

    • бисульфат (HSO 4 )
    • дигидроцитрат (H 2 C 6 H 5 O 7 )
    • биоксалат (HO 2 C 2 O )

    Каждый из этих анионов содержит протон, который слабо диссоциирует в воде.Следовательно, соли, содержащие эти анионы, такие как бисульфат калия, будут давать слабокислые растворы в воде.

    Определение кислотности или щелочности гидролизуемого иона

    Из предыдущей концепции мы знаем, что соли, содержащие ион бикарбоната (HCO 3 ), являются основными, тогда как соли, содержащие ион бисульфата (HSO 4 ), являются кислыми. Мы определяем, является ли гидролизуемый ион кислотным или основным, сравнивая значения K a и K b для иона; если K a > K b , ион будет кислым, тогда как если K b > K a , ион будет основным.

    Хлорид анилиния : Хлорид анилиния является примером кислой соли. Группа NH 3+ содержит кислотный протон, способный диссоциировать в растворе; следовательно, раствор хлорида анилиния в чистой воде будет иметь pH менее 7.

    Обзор кислотно-основных свойств соли

    Некоторые соли, такие как бикарбонат аммония (NH 4 HCO 3 ), содержат катионы и анионы, которые могут подвергаться гидролизу.

    Цели обучения

    Предскажите pH раствора соли, содержащей катионы и анионы, оба из которых участвуют в гидролизе.

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Основные соли образуются в результате нейтрализации сильного основания слабой кислотой.
    • Кислотные соли образуются в результате нейтрализации сильной кислоты слабым основанием.
    • Для солей, в которых и катион, и анион способны к гидролизу, сравните значения K a и K b , чтобы определить результирующий pH раствора.
    Ключевые термины
    • реакция нейтрализации : реакция между кислотой и основанием, в которой образуются вода и соль
    • гидролиз : реакция с водой, в которой разрываются химические связи
    • соль : в кислотно-основной химии, один из продуктов реакции нейтрализации

    Краткое описание кислотных и основных солей

    Как мы уже обсуждали, соли могут образовывать кислые или основные растворы, если их катионы и / или анионы гидролизуются (способны реагировать в воде).Основные соли образуются в результате нейтрализации сильного основания и слабой кислоты; например, реакция гидроксида натрия (сильное основание) с уксусной кислотой (слабая кислота) дает воду и ацетат натрия. Ацетат натрия — основная соль; Ион ацетата способен депротонировать воду, тем самым повышая pH раствора.

    Кислотные соли являются противоположностью основных солей; они образуются в реакции нейтрализации между сильной кислотой и слабым основанием. — ( \ text {aq}) [/ latex]

    Однако, как мы уже обсуждали, ион аммония действует в растворе как слабая кислота, а ион бикарбоната действует как слабое основание.{-8} [/ латекс]

    Поскольку оба иона могут гидролизоваться, будет ли раствор бикарбоната аммония кислотным или основным? Мы можем определить ответ, сравнив значения K a и K b для каждого иона. В этом случае значение K b для бикарбоната больше, чем значение K a для аммония. Следовательно, бикарбонат немного более щелочной, чем аммоний кислый, а раствор бикарбоната аммония в чистой воде будет слабощелочным (pH> 7.0). Таким образом, если соль содержит два гидролизующихся иона, сравните их значения K a и K b :

    • Если K a > K b , раствор будет слабокислым.
    • Если K b > K a , решение будет немного простым.

    Гидролиз солей : В этом видео рассматривается гидролиз кислой соли, основной соли и соли, в которой оба иона гидролизуются.

    14.4 Гидролиз солевых растворов — Химия

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Предсказать, будет ли солевой раствор кислым, основным или нейтральным
    • Рассчитайте концентрации различных веществ в солевом растворе
    • Опишите процесс, при котором растворы некоторых ионов металлов становятся кислыми

    Как мы видели в разделе о химических реакциях, когда кислота и основание смешиваются, они подвергаются реакции нейтрализации.Слово «нейтрализация», по-видимому, подразумевает, что стехиометрически эквивалентный раствор кислоты и основания будет нейтральным. Иногда это верно, но соли, которые образуются в этих реакциях, могут иметь собственные кислотные или основные свойства, как мы сейчас увидим.

    Раствор считается нейтральным, если он содержит равные концентрации ионов гидроксония и гидроксида. Когда мы смешиваем растворы кислоты и основания, происходит кислотно-щелочная реакция нейтрализации. Однако, даже если мы смешаем стехиометрически эквивалентные количества, мы можем обнаружить, что полученный раствор не является нейтральным.Он может содержать либо избыток ионов гидроксония, либо избыток гидроксид-ионов, поскольку природа образующейся соли определяет, будет ли раствор кислотным, нейтральным или основным. Следующие четыре ситуации иллюстрируют, как растворы с различными значениями pH могут возникать после реакции нейтрализации с использованием стехиометрически эквивалентных количеств:

    1. Сильная кислота и сильное основание, такие как HCl ( водн. ) и NaOH ( водн. ), будут реагировать с образованием нейтрального раствора, поскольку полученные конъюгированные партнеры имеют незначительную силу (см. Главу 14.3 Относительная сила кислот и оснований):

      [латекс] \ text {HCl} (aq) \; + \; \ text {NaOH} (aq) \; {\ rightleftharpoons} \; \ text {NaCl} (aq) \; + \; \ text {H } _2 \ text {O} (l) [/ латекс]

    2. Сильная кислота и слабое основание дают слабокислый раствор не из-за задействованной сильной кислоты, а из-за сопряженной кислоты слабого основания.
    3. Слабая кислота и сильное основание дают слабощелочной раствор. Раствор слабой кислоты реагирует с раствором сильного основания с образованием сопряженного основания слабой кислоты и сопряженной кислоты сильного основания.Конъюгированная кислота сильного основания является более слабой кислотой, чем вода, и не влияет на кислотность полученного раствора. Однако сопряженное основание слабой кислоты является слабым основанием и слегка ионизируется в воде. Это увеличивает количество гидроксид-иона в растворе, образующемся в реакции, и делает его слегка щелочным.
    4. Слабая кислота плюс слабое основание могут давать кислотный, основной или нейтральный раствор. Это самый сложный из четырех типов реакций. Когда конъюгированная кислота и конъюгат основания имеют неодинаковые силы, раствор может быть либо кислотным, либо основным, в зависимости от относительной силы двух конъюгатов.Иногда слабая кислота и слабое основание будут иметь одинаковой силы , поэтому их соответствующие конъюгированные основание и кислота будут иметь одинаковую силу, и раствор будет нейтральным. Чтобы предсказать, будет ли конкретная комбинация кислотной, основной или нейтральной, необходимо сравнить табличные значения K конъюгатов.

    Желудочные антациды

    Наш желудок содержит раствор примерно 0,03 M HCl, который помогает нам переваривать пищу, которую мы едим.Чувство жжения, связанное с изжогой, является результатом утечки желудочной кислоты через мышечный клапан в верхней части желудка в нижнюю часть пищевода. Выстилка пищевода не защищена от разъедающего воздействия желудочной кислоты, как слизистая оболочка желудка, и результаты могут быть очень болезненными. Когда у нас изжога, мы чувствуем себя лучше, если уменьшаем избыток кислоты в пищеводе с помощью антацидов. Как вы уже догадались, антациды — это основы.Одним из наиболее распространенных антацидов является карбонат кальция CaCO 3 . Реакция,

    [латекс] \ text {CaCO} _3 (s) \; + \; 2 \ text {HCl} (aq) \; {\ rightleftharpoons} \; \ text {CaCl} _2 (aq) \; + \; \ текст {H} _2 \ text {O} (l) \; + \; \ text {CO} _2 (g) [/ latex]

    не только нейтрализует желудочную кислоту, но и производит CO 2 ( г, ), что может вызвать удовлетворительную отрыжку.

    Молоко магнезии представляет собой суспензию труднорастворимого основного гидроксида магния, Mg (OH) 2 .{-} \; {\ rightleftharpoons} \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) [/ latex]

    При этой реакции не образуется углекислый газ, но антациды, содержащие магний, могут оказывать слабительное действие.

    Некоторые антациды содержат гидроксид алюминия, Al (OH) 3 , в качестве активного ингредиента. Гидроксид алюминия имеет тенденцию вызывать запоры, а некоторые антациды используют гидроксид алюминия вместе с гидроксидом магния, чтобы сбалансировать побочные эффекты двух веществ.

    Кулинарные аспекты химии

    Кулинария — это синтетическая химия, которую можно употреблять в пищу.В кулинарном мире существует ряд примеров кислотно-щелочной химии. Одним из примеров является использование пищевой соды или бикарбоната натрия в выпечке. NaHCO 3 — это база. Когда он вступает в реакцию с кислотой, такой как лимонный сок, пахта или сметана в жидком тесте, в результате разложения образовавшейся углекислоты образуются пузырьки углекислого газа, и тесто «поднимается». Разрыхлитель представляет собой комбинацию бикарбоната натрия и одной или нескольких кислотных солей, которые вступают в реакцию, когда два химических вещества вступают в контакт с водой в жидком тесте.

    Многие люди любят добавлять в приготовленную рыбу лимонный сок или уксус, которые являются кислотами (рис. 1). Оказывается, в системе рыб есть летучие амины (основания), которые нейтрализуются кислотами с образованием нелетучих солей аммония. Это уменьшает запах рыбы, а также добавляет «кислый» вкус, который нам нравится.

    Рис. 1. Реакция нейтрализации происходит между лимонной кислотой в лимонах или уксусной кислотой в уксусе и основаниями в мясе рыбы.

    Маринование — это метод консервирования овощей в кислой среде естественного происхождения. Овощ, например огурец, помещают в герметичную банку, погруженную в рассол. Рассол способствует росту полезных бактерий и подавляет рост вредных бактерий. Полезные бактерии питаются крахмалом в огурце и производят молочную кислоту в качестве побочного продукта в процессе, называемом ферментацией. Молочная кислота в конечном итоге увеличивает кислотность рассола до уровня, который убивает любые вредные бактерии, которым необходима щелочная среда.Без вредных бактерий, потребляющих огурцы, они могут прожить гораздо дольше, чем если бы они были незащищенными. Побочный продукт процесса маринования изменяет вкус овощей из-за кислоты, делая их кислыми на вкус.

    Когда мы нейтрализуем слабое основание сильной кислотой, продукт представляет собой соль, содержащую сопряженную кислоту слабого основания. Эта сопряженная кислота является слабой кислотой. Например, хлорид аммония, NH 4 Cl, представляет собой соль, образованную реакцией слабого основного аммиака с сильной кислотой HCl:

    [латекс] \ text {NH} _3 (aq) \; + \; \ text {HCl} (aq) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NH} _4 \ text {Cl} (aq) [/ латекс]

    Раствор этой соли содержит ионы аммония и ионы хлорида.{\; \; +} [/ latex] из значения константы ионизации воды, K w и K b , константы ионизации сопряженного с ней основания, NH 3 , используя следующие отношения:

    [латекс] K _ {\ text {w}} = K _ {\ text {a}} \; \ times \; K _ {\ text {b}} [/ latex]

    Это соотношение сохраняется для любого основания и сопряженной с ним кислоты или для любой кислоты и сопряженного с ним основания. {\; \; +} [/ latex] равно 2.{\; \; +} [/ latex] — более сильная кислота.

    Когда мы нейтрализуем слабую кислоту сильным основанием, мы получаем соль, содержащую сопряженное основание слабой кислоты. Это сопряженное основание обычно является слабым основанием. Например, ацетат натрия, NaCH 3 CO 2 , представляет собой соль, образованную реакцией слабокислой уксусной кислоты с сильным основным гидроксидом натрия:

    [латекс] \ text {CH} _3 \ text {CO} _2 \ text {H} (aq) \; + \; \ text {NaOH} (aq) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NaCH} _3 \ text {CO} _2 (aq) \; + \; \ text {H} _2 \ text {O} (aq) [/ latex]

    Раствор этой соли содержит ионы натрия и ионы ацетата.{-10} [/ латекс]

    В некоторых справочниках не указаны значения K b . Они сообщают только константы ионизации для кислот. Если мы хотим определить значение K b с помощью одного из этих справочников, мы должны найти значение K a для конъюгированной кислоты и преобразовать его в значение K b . {\; \; -}] = 0.{-10} [/ латекс]

    Решая это уравнение, получаем [CH 3 CO 2 H] = 1,1 × 10 −5 M .

    Проверьте свои знания
    Каков pH 0,083- M раствора CN ? Используйте 4,9 × 10 −10 как K и для HCN. Подсказка: нам, вероятно, потребуется преобразовать pOH в pH или найти [H 3 O + ], используя [OH ] на заключительных этапах решения этой проблемы.

    В растворе соли, образованной реакцией слабой кислоты и слабого основания, чтобы предсказать pH, мы должны знать как K a слабой кислоты, так и K b слабая база.Если K a > K b , раствор является кислым, а если K b > K a , раствор является основным.

    Пример 3

    Определение кислотной или основной природы солей
    Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

    (а) KBr

    (б) NaHCO 3

    (в) NH 4 Класс

    (г) Na 2 HPO 4

    (e) NH 4 F

    Раствор
    Рассмотрим каждый из ионов отдельно с точки зрения его влияния на pH раствора, как показано здесь:

    (a) Катион K + и анион Br являются наблюдателями, поскольку они являются катионом сильного основания (KOH) и анионом сильной кислоты (HBr) соответственно.{\; \; +} [/ latex] составляет 5,6 × 10 −10 , что кажется очень маленьким, но K b из F составляет 1,4 × 10 −11 , поэтому решение является кислым, так как K a > K b .

    Проверьте свои знания
    Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

    (а) К 2 CO 3

    (б) CaCl 2

    (в) KH 2 PO 4

    (г) (NH 4 ) 2 CO 3

    (e) AlBr 3

    Ответ:

    (а) базовый; (б) нейтральный; (в) базовая; (г) базовая; (д) кислая

    Если мы измерим pH растворов различных ионов металлов, мы обнаружим, что эти ионы действуют как слабые кислоты в растворе.{\; \; -} (водн.) [/ латекс]

    Мы часто видим формулу этого иона просто как «Al 3+ ( aq )», без явного упоминания шести молекул воды, которые являются ближайшими к иону алюминия, и просто описывая ион как сольватированный в воде. (гидратированный). Это похоже на упрощение формулы иона гидроксония, H 3 O + до H + . Однако в этом случае гидратированный ион алюминия является слабой кислотой (рис. 2) и отдает протон молекуле воды.{+} (aq) \; + \; \ text {Al (H} _2 \ text {O}) _ 3 (\ text {OH}) _ 3 (aq) \ end {array} [/ latex]

    Обратите внимание, что некоторые из этих разновидностей алюминия проявляют амфипротическое поведение, поскольку они действуют как кислоты, когда они появляются в левой части выражений равновесия, и как основания, когда они появляются в правой части.

    Рисунок 2. Когда ион алюминия вступает в реакцию с водой, гидратированный ион алюминия становится слабой кислотой.

    Однако ионизация катиона, несущего более одного заряда, обычно не происходит за пределами первой стадии.{2 +}] [/ latex] в 0,15- M растворе Al (NO 3 ) 3 , который содержит достаточно сильной кислоты HNO 3 , чтобы получить [H 3 O + ] до 0,10 M ?

    Константы для различных стадий ионизации для многих ионов металлов неизвестны, поэтому мы не можем рассчитать степень их ионизации. Однако практически все гидратированные ионы металлов, кроме ионов щелочных металлов, ионизируются с образованием кислых растворов. Ионизация увеличивается по мере увеличения заряда иона металла или уменьшения размера иона металла.

    Характерные свойства водных растворов кислот Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием ионов гидроксония; водные растворы оснований Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием гидроксид-ионов. Нейтрализация, которая происходит при объединении водных растворов кислот и оснований, является результатом реакции ионов гидроксония и гидроксида с образованием воды. Некоторые соли, образующиеся в реакциях нейтрализации, могут сделать растворы продуктов слабокислыми или слабощелочными.

    Растворы, содержащие соли или гидратированные ионы металлов, имеют pH, который определяется степенью гидролиза ионов в растворе. PH растворов может быть рассчитан с использованием известных методов равновесия, или он может быть качественно определен как кислотный, основной или нейтральный в зависимости от относительных K a и K b вовлеченных ионов.

    Химия: упражнения в конце главы

    1. Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

      (а) Al (NO 3 ) 3

      (б) РБИ

      (в) KHCO 2

      (г) CH 3 NH 3 Br

    2. Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

      (а) FeCl 3

      (б) К 2 CO 3

      (в) NH 4 Br

      (г) KClO 4

    3. Новокаин, C 13 H 21 O 2 N 2 Cl, представляет собой соль основного прокаина и соляной кислоты.Константа ионизации новокаина составляет 7 · 10 −6 . Кислый или щелочной раствор новокаина? Что такое [H 3 O + ], [OH ] и pH 2,0% -ного по массе раствора новокаина, при условии, что плотность раствора составляет 1,0 г / мл.

    Решения

    Ответы на упражнения по химии в конце главы
    2. (а) кислая; (б) базовый; (в) кислая; (г) нейтральный

    Реакции кислот — Кислоты и основания — Eduqas — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — Eduqas

    Кислоты принимают участие в реакциях, в которых образуются соли.В этих реакциях ионы водорода в кислотах заменяются ионами металлов или ионами аммония.

    Реакции с металлами

    Соль и водород образуются при реакции кислоты с металлами. В общем:

    кислота + металл → соль + водород

    Металл должен быть более активным, чем водород, в ряду реакционной способности, чтобы он мог реагировать с кислотой.

    Например:

    соляная кислота + магний → хлорид магния + водород

    2HCl (водный) + Mg (s) → MgCl 2 (водный) + H 2 (г)

    Вопрос

    Водород собирается в пробирке во время реакции между магнием и соляной кислотой.Опишите лабораторный тест на водород.

    Показать ответ

    Поместите освещенную шину возле устья пробирки. Водород воспламеняется с треском.

    Реакции с оксидами металлов

    Соль и вода образуются, когда кислоты реагируют с оксидами металлов. Оксиды металлов являются основаниями, потому что они нейтрализуют кислоты.

    В целом:

    кислота + оксид металла → соль + вода

    Например:

    серная кислота + оксид меди (II) → сульфат меди (II) + вода

    H 2 SO 4 (водн. ) + CuO (s) → CuSO 4 (водн.) + H 2 O (l)

    Реакции с гидроксидами металлов

    При взаимодействии кислот с гидроксидами металлов образуются соль и вода.Гидроксиды металлов являются основаниями, потому что они нейтрализуют кислоты.

    В общем:

    кислота + гидроксид металла → соль + вода

    Например:

    соляная кислота + гидроксид магния → хлорид магния + вода

    2HCl (водн.) + Mg (OH) 2 (s) → MgCl 2 (водн.) + 2H 2 O (l)

    Реакции с карбонатами

    При взаимодействии кислот с карбонатами образуются соль, вода и диоксид углерода. Обычно:

    кислота + карбонат → соль + вода + диоксид углерода

    Например:

    азотная кислота + карбонат меди (II) → нитрат меди (II) + вода + диоксид углерода

    2HNO 3 (водн.) + CuCO 3 (т) → Cu (NO 3 ) 2 (водн.) + H 2 O (л) + CO 2 (г)

    Вопрос

    Дается двуокись углерода отключается во время реакции между карбонатом меди (II) и соляной кислотой.Опишите лабораторный тест на углекислый газ.

    Показать ответ

    Продуть газ через известковую воду. Двуокись углерода превращает известковую воду в молочно-белый или мутно-белый цвет.

    Оксиды металлов и гидроксиды металлов реагируют с кислотами с образованием солей и воды.

    Кислоты, основания, соли | CPD

    Хлорид натрия — это источник натрия в нашем рационе, необходимый для передачи нервных импульсов и поддержания надлежащего баланса жидкости в организме.На протяжении всей истории люди использовали эту соль для консервирования мяса, очистки ран и изготовления мыла.

    Натрия хлорид является одним из примеров соли. В химии термин «соль» относится к группе ионных соединений, образованных в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием.

    Понятия кислот, оснований и солей вводятся в начале обучения в средней школе, развиваются и уточняются по мере успеваемости учащихся и лежат в основе многих будущих тем. Вот несколько идей, которые помогут заинтересовать студентов, избежать неправильных представлений и связать практическую работу с основными концепциями.

    Что нужно знать студентам

    • Кислоты — водородсодержащие вещества с кислым вкусом, которые образуют растворы со значением pH менее 7. Обычные примеры включают соляную кислоту, серную кислоту, лимонную кислоту и этановую кислоту (уксус / уксусная кислота).
    • Основания — это группа веществ, нейтрализующих кислоты.
    • Растворимые основания называются щелочами. Они кажутся скользкими, мыльными и образуют растворы со значением pH выше 7. Обычные примеры включают гидроксид натрия, гидроксид магния, гидрокарбонат натрия (бикарбонат натрия), гипохлорит натрия и аммиак.
    • Нейтрализация — это реакция между кислотой и щелочью, в результате которой образуется соль и вода.
    • Соли не имеют запаха и имеют соленый вкус, многие из них растворимы в воде. Общие примеры включают хлорид натрия, йодид калия, карбонат кальция и сульфат меди.
    • Шкала pH используется для измерения кислотности и щелочности.
    • Индикаторы — это вещества, меняющие цвет при изменении кислотности / щелочности. Лакмус — общий индикатор; щелочные растворы окрашиваются в красный лакмусовый синий цвет, а кислые растворы становятся синими лакмусовыми красками.
    • Кислоты могут реагировать с некоторыми металлами с образованием соли и газообразного водорода.

    Идеи для занятий

    Учащиеся имеют богатый опыт работы с кислотами, основаниями и солями, накопленный как в школе, так и в повседневной жизни. Стоит начать тему с выявления их существующих идей путем совместного построения карты разума. Будьте внимательны к недопониманиям и постарайтесь устранить их, прежде чем двигаться дальше.

    Использование реальных примеров и анекдотов в классе может помочь закрепить идеи.Загрузите подборку анекдотов о кислотах, основаниях и солях (MS Word или pdf).

    Использование реальных примеров и анекдотов в классе может помочь закрепить идеи. Загрузите подборку анекдотов о кислотах, основаниях и солях с веб-сайта Education in Chemistry : rsc.li/2Oj0lQk.

    Одна особая проблема, которая может возникнуть при введении лабораторных кислот и щелочей, заключается в том, что они оба выглядят как вода. Учащимся сложно использовать химические свойства для характеристики этих растворов.Задача «Мудрец и писец» может использоваться для демонстрации ограничений визуального описания и усиления необходимости искать наличие или отсутствие определенных характеристик или свойств. Загрузите информацию об учениках (MS PowerPoint или pdf) и заметки учителя (MS Word или pdf) для этого упражнения.

    Одна особая проблема, которая может возникнуть при введении лабораторных кислот и щелочей, заключается в том, что они оба выглядят как вода. Учащимся сложно использовать химические свойства для характеристики этих растворов.Задача «Мудрец и писец» может использоваться для демонстрации ограничений визуального описания и усиления необходимости искать наличие или отсутствие определенных характеристик или свойств. Загрузите информацию об учениках и заметки для учителей для этого упражнения: rsc.li/2Oj0lQk.

    В этом упражнении мудрец должен описать простое изображение двум писцам. Один писец записывает описание мудреца, а другой пытается нарисовать по нему рисунок. Могут ли переписчики идентифицировать изображение? Описания субъективны и могут быть неправильно истолкованы, тогда как идентификация требует объективного подхода.

    Свяжите эту идею с тем, как мы можем четко различать два раствора, которые выглядят как вода, особенно с использованием индикаторов с кислотами и щелочами.

    Стремитесь одинаково вводить кислоты и щелочи, а не сосредотачиваться только на кислотах. В качестве домашнего задания попросите учащихся определить бытовые вещества, являющиеся кислотами и щелочами. Их обычно можно найти на кухне и в ванной комнате. Например, уксус и лимонный сок являются кислотами, а разрыхлитель и зубная паста — щелочами.Студент может принести образцы и протестировать их с помощью кислоты или щелочи? Кислый или щелочной? Мероприятия. Затем активность по созданию цвета можно использовать для введения универсального индикатора и шкалы pH перед переходом к нейтрализации.

    Стремитесь одинаково вводить кислоты и щелочи, а не сосредотачиваться только на кислотах. В качестве домашнего задания попросите учащихся определить бытовые вещества, являющиеся кислотами и щелочами. Их обычно можно найти на кухне и в ванной комнате. Например, уксус и лимонный сок являются кислотами, а разрыхлитель и зубная паста — щелочами.Студент может принести образцы и протестировать их с помощью «Кислота или щелочь? Кислая или щелочная активность? ’(Rsc.li/2PueBT7). Затем активность «Цветные реакции» можно использовать для введения универсального индикатора и шкалы pH перед переходом к нейтрализации (rsc.li/2CaCriy).

    Важно продумать, чему вы хотите, чтобы учащиеся извлекли уроки из этих занятий, и как этого можно достичь. Время должно быть поровну разделено между практическими занятиями (включая просмотр демонстраций и видео) и последующей умственной деятельностью по обсуждению основных концепций и идей.Учащиеся могут совместно работать над развитием своего понимания, используя структурированные беседы, которые позволяют установить связи между практической работой и лежащими в основе концепциями.

    Связь практических задач с основополагающими концепциями

    Помните, что время, выделяемое на практическую работу, должно быть поровну разделено между практическими занятиями и установлением связей между явлениями и лежащими в их основе концепциями.

    Призывайте студентов наблюдать и интерпретировать, задавая вопросы.Попробуйте повторить их ответы на правильном языке. Например, замените «проделал дыру» или «прожжил» на «корродировал».

    С практикой студенты могут вести свои практические беседы в своей группе. У структурированных разговоров должны быть строгие ограничения по времени. Строительные леса, такие как основы предложений, побуждают как слушать, так и отвечать друг другу.

    Вопросы
    • Что вы наблюдали?
    • Что вы можете сделать из этого?
    • Почему…?
    • Что вы думаете о…?
    • Каковы последствия для…?
    • Как может…?
    Основы приговора
    • Я видел…
    • Я думаю, это показывает…
    • Это говорит о том, что…
    • Думаю, это говорит нам…
    • А как насчет…?
    • Я не согласен с вами, потому что…
    • Я не понимаю…

    Распространенные заблуждения

    Студенты часто считают, что только кислоты вызывают коррозию и могут быть идентифицированы, потому что они разъедают / сжигают материалы.Однако щелочи также могут быть очень агрессивными, как показано на видео о банках из-под кока-колы.

    Студенты часто считают, что только кислоты вызывают коррозию и могут быть идентифицированы, потому что они разъедают / сжигают материалы. Однако щелочи также могут вызывать сильную коррозию, как показано в видеоролике «Коксовые банки в кислоте и щелочи» (bit.ly/2C5YyXv).

    Используйте видео как подсказку, чтобы выявить идеи коррозии. Объясните, что коррозию можно определить как «разрушение или разрушение материала из-за реакции с окружающей средой».Деградация — это изменение объемных свойств материала, который будет по-другому выглядеть, станет слабее или даже разрушится из-за химических изменений. Это описание побуждает студентов видеть материалы как на макроскопическом (объемном) уровне, так и на субмикроскопическом (частицы) уровне. Например, раствор гидроксида натрия добавляют в алюминиевую банку, которая распадается с выделением газа (макроскопически), потому что частицы гидроксида натрия реагируют с частицами алюминия с образованием соли алюминия и газообразного водорода (субмикроскопические). .

    Используйте видео как подсказку, чтобы выявить идеи коррозии. Объясните, что коррозию можно определить как «разрушение или разрушение материала из-за реакции с окружающей средой». Деградация — это изменение объемных свойств материала, который будет по-другому выглядеть, станет слабее или даже разрушится из-за химических изменений. Это описание побуждает студентов видеть материалы как на макроскопическом (объемном) уровне, так и на субмикроскопическом (частичном) уровне (узнайте больше о том, как заставить ваших учеников задуматься о том, как они учатся: rsc.li / 2C596X0). Например, раствор гидроксида натрия добавляют в алюминиевую банку, которая распадается с выделением газа (макроскопически), потому что частицы гидроксида натрия реагируют с частицами алюминия с образованием соли алюминия и газообразного водорода (субмикроскопические). .

    Старайтесь избегать использования антропоморфных описаний, таких как «атаковать» или «съесть». Эти термины, как правило, приводят к представлениям о химических веществах, которые «хотят» или «нуждаются» в реакции. Это усложнит учащимся четкое понимание того, как и почему протекают химические реакции.

    Формирующее оценивание

    Сопоставление концепций — полезный инструмент для усиления связи этой темы с учебной программой. Упражнение «Пересмотр кислот» (rsc.li/2OTINtu) было адаптировано как оценивание для учебной деятельности (rsc.li/2A365VQ).

    Предоставьте студентам возможность практиковаться как в более длинных ответах (четыре и шесть баллов), так и в вопросах с несколькими вариантами ответов (одна оценка) при подготовке к экзаменам. Покажите вопрос и дайте студентам две минуты, чтобы написать свой ответ на мини-доске.Важно отметить, что попросите их написать, почему они выбрали свой ответ. Это дает возможность выявить недопонимание и незамедлительно дать обратную связь.

    Переход к 14–16

    В уроках 14–16 используется более сложная модель кислотности, основанная на ионах водорода и гидроксида. Кислоты выделяют ионы водорода (H + ) в растворе и ионы гидроксида щелочей (OH ).

    pH формально определяется как логарифмическая мера концентрации ионов водорода.Нейтрализация определяется как реакция ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием воды. Также проводится различие между разбавленным / концентрированным (количество вещества) и слабым / сильным (степень ионизации). Наконец, есть специальные устройства и методы, которые необходимо использовать и понимать, включая скорость реакции и титрование (см. Наши руководства по практической работе в спецификациях GCSE).

    pH формально определяется как логарифмическая мера концентрации ионов водорода. Нейтрализация определяется как реакция ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием воды.Также проводится различие между разбавленным / концентрированным (количество вещества) и слабым / сильным (степень ионизации). Наконец, есть специальные устройства и методы, которые необходимо использовать и понимать, включая скорость реакции и титрование (см. Наши руководства по практической работе в спецификациях GCSE: rsc.li/2pIPwbD).

    Итого

    • Кислые и щелочные растворы можно определить по химическим свойствам.
    • Усилить твердую природу кислот, оснований и солей, чтобы учащиеся отошли от простого упоминания об объемных свойствах и антропоморфных описаниях, таких как «съел дыры».
    • Объясните связь между практической работой и основополагающими концепциями, используя макроскопические и субмикроскопические представления.
    • Эта тема лежит в основе многих будущих тем, включая синтез и анализ химических веществ.

    Кислотно-основное поведение — обзор

    3.3.2.2 Влияние фтора на кислотно-основные свойства неорганических молекул

    Для любой химической системы его кислотно-основные свойства имеют жизненно важное значение для ее реакционной способности.В литературе используются различные дескрипторы этих характеристик, но в простейшем подходе МО они должны рассказать нам что-то значимое о донорной функции, занимаемой наивысшей молекулярной орбитали (ВЗМО) и акцепторной функции (НСМО) молекулы. Исторически концепции кислотность-основность развивались на основе протонодонорной способности (кислотность Аррениуса и позже Бренстеда – Лоури, далее распространенная на подход Хамметта [171]; последние разработки см. [172]), через акцепторную неподеленную пару (кислотность Льюиса [ 173]) и его обобщение (Усанович [174]).Кислотность / основность была окончательно объединена с акцепторно-донорными (т.е. окислительно-восстановительными) свойствами электронов в 1940 году [175]; об исторических аспектах и ​​новых концептуальных подходах см. [176,177].

    Шкала сродства фторид-иона, которая уже обсуждалась выше, очевидно, является одним из конкретных типов кислотности Льюиса (или Усановича). Анализируя ряд сильнейших кислот Льюиса (более сильных, чем классические SbF 5 , т. Е. Суперкислоты [154,155]), нельзя не заметить, что разновидности, содержащие хлор или бром, довольно редки в этой группе, и что наиболее успешные кандидаты на роль Суперкислоты Льюиса действительно содержат много атомов F.Исключения, связанные с тяжелыми галогенами, представлены молекулярным AlBr 3 (с FI A 5,12 эВ) и AlI 3 (5,17 эВ). Примеры успешных F-богатых суперкислот: As (OTeF 5 ) 5 (с FI A 6,15 эВ), B (CF 3 ) 3 (5,88 эВ), Al (N ( C 6 F 5 ) 2 ) 3 (5,75 эВ), Al (OTeF 5 ) 3 (5,72 эВ), B (OTeF 5 ) 3 (5,72 эВ) , или PhF → Al (OR F ) 3 (R F = C (CF 3 ) 3 ) (5.23 эВ). Конечно, как и в случае супергалогенов, катионы являются гораздо более сильными акцепторами аниона F , чем нейтральные частицы; возьмем «голый» протон — его FI A имеет размер 16,12 эВ, а FI A молекулы HF — c. 2 эВ.

    Концепция АВК [178,179] неотъемлемо связана с концепцией суперкислот Льюиса. Если нейтральная по заряду суперкислота Льюиса присоединяет фторид-анион или связанный с ним анион RO , электронная плотность от этого аниона распространяется на гораздо большую молекулу, что приводит к небольшому отрицательному электростатическому потенциалу на поверхности сложного аниона (очень маленького Льюисова основность).Такой вид может лишь слабо координироваться с катионами, поэтому слабо влияет на их свойства. Чем слабее координируется WCA, тем ближе к условиям газовой фазы находится обнаруженный катион. Это можно проиллюстрировать с помощью классических WCA: классическая сильная кислота Льюиса, SbF 5 , образует анион SbF 6 после акцептирования фторид-иона. Анион SbF 6 слабо связывается с катионами, поэтому он является классическим противоионом в электрохимии.Родственный PF 6 , вероятно, даже чаще используется в электрохимических целях. Так же, как сейчас известно много более сильных кислот Льюиса, чем SbF 5 , также существует большое разнообразие WCA, которые обладают более слабой координацией, чем указанный анион SbF 6 [180–182].

    В настоящее время анионные производные (никогда не выделяемого) Al (OC (CF 3 ) 3 ) 3 являются наиболее известными WCA. Они включают Al (OC (CF 3 ) 3 ) 4 , FAl (OC (CF 3 ) 3 ) 3 , и особенно аддукт одного фторид-аниона. с двумя суперкислотами Льюиса, F [Al (OC (CF 3 ) 3 ) 3 ] 2 [181].Использование их в качестве противоионов возможно в какой-то необычной химии. Например, попытки получить Fe (CO) 5 + из Ag [Al (OR F ) 4 ] (R F = C (CF 3 ) 3 ) и Fe ( CO) 5 в CH 2 Cl 2 неожиданно получил первый комплекс нейтрального карбонила металла, связанный с простым катионом металла [183]. Та же самая соль серебра способна образовывать комплекс I 2 в виде сэндвича [Ag… I 2 … Ag], и этот вид является одним из самых сильных известных окислителей, способных окислять пропан или CH 2 Cl 2 , но не Xe [184].Оказалось, что аналогичная соль меди (I) связывает N 2 O, чрезвычайно слабо координирующую и нереакционноспособную молекулу, и аддукт является наиболее стабильным среди немногочисленных видов этого типа [185]. Квантово-механические расчеты в значительной степени поддержали эти экспериментальные исследования, предоставив понимание молекулярной структуры, колебательных спектров, стабильности, электронной структуры и реакционной способности этих комплексов. Для нового окислителя его сродство к электрону было тщательно оценено на основе исследований методом DFT и с учетом различных сценариев реакции [184].

    Поскольку супергалогены приводят к WCA, а те, в свою очередь, слабо координируют катионы, естественно спросить, будет ли их связывание с протоном также очень слабым. Вопрос о том, всегда ли протонирование супергалоген-анионов приводит к получению суперкислоты, был явно задан в теоретическом исследовании [186]. Хотя общий ответ отрицательный, но эта стратегия в целом работает (и должна!). Экспериментаторы долгое время пытались получить суперкислоты и использовать их в экзотической химии [187].Как известно, протонированный аналог «классической» WCA, SbF 6 , то есть HSbF 6 , является мощной суперкислотой. Дальнейшее добавление кислоты Льюиса (HSb n F 5 n +1 , где n > 1) еще больше увеличивает протонную кислотность, и растворы SbF 5 в aHF имеют практическое применение в лаборатория для протонирования даже очень слабых оснований Льюиса [188,189]. На основе этой идеи могут быть созданы новые суперкислоты [190].Сильная кислота Бренстеда, H [Al (OTeF 5 ) 4 ], полученная из суперкислоты Льюиса, Al (OTeF 5 ) 3 , образует стабильные кристаллические соли с выбранными аренами, такими как, например, толуол, путем их протонирования. [191].

    Существенная льюисовская кислотность «голых» катионов металлов, окруженных классическим WCA, может вызвать потребность в дополнительной электронной плотности, которая может исходить от таких слабых оснований Льюиса, как HF, XeF 2 или KrF 2 молекул [192 –194].

    Фтор также является очень важным элементом в области исследований водородных связей. Анион HF 2 имеет самую прочную из известных водородных связей; энергия ассоциации F с HF достигает 1,99 эВ [38], что в 10 раз превышает силу типичной (слабой) водородной связи. Анион HF 2 симметричен в газовой фазе и в его солях с катионами щелочных металлов или переходных металлов или органических катионов, и это еще один показатель заметной прочности водородных связей.Облигации очень короткие; некоторые — 1,14 Å. Теория проанализировала связь в этом анионе на раннем этапе [195], чтобы понять причины, выходящие за рамки прочности трехцентровой четырехэлектронной связи. Затем последовало полуэмпирическое исследование [196]. Более поздние теоретические исследования сосредоточены на подходе атомы в молекулах, а также на зависимости асимметризации от силы взаимодействия с катионами [197] и на поведении анионных частиц при пространственном ограничении [198]. Эксперимент не остался позади, и недавно было получено экспериментальное доказательство образования анионов F (HF) n с n до 4 [199].Эти результаты также подтверждаются теоретическими расчетами.

    «Голый» фторид-анион является довольно основным; CsF чрезвычайно гигроскопичен, в то время как фторид тетраметиламмония может быть получен в дегидратированной форме с некоторыми трудностями [200]. Были приготовлены альтернативные источники голых фторид-анионов [201]. После гидратации эти соли не будут отдавать воду без разложения. Этот результат легко понять, если посмотреть на энергии прогрессивной сольватации иона F молекулами воды [38] (рис.3.13). Легко видеть, что энергии сольватации очень высоки, первая превышает 100 кДж / моль −1 , они выравниваются для n = 6 (что отмечает первую координационную сферу), а десятая все еще близка к половине этого значения. Прочность водородных связей в воде все же вдвое меньше, c.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *