Химия 9 класс 9-Х-2

1.5. Основания

Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочно-земельными металлами) и нерастворимыми в воде. Основное различие между ними заключается в том, что концентрация ионов `"OH"^-`  в растворах щелочей достаточно высока, для нерастворимых же оснований она определяется раство-римостью вещества и обычно очень мала. Тем не мене небольшие равновесные концентрации ионов `"OH"^-` даже в растворах нерастворимых оснований определяют свойства этого класса  соединений.

Классификация оснований


Признак классификации

Тип оснований

Примеры

Число гидроксогрупп в молекуле

Однокислотные

`"NaOH",  "KOH",  "NH"_4"OH"`

Двухкислотные

`"Ca(OH")_2,  "Fe(OH")_2`

Трехкислотные

`"Mn(OH")_3,  "Co(OH")_3`

Растворимость в воде и степень диссоциации

Растворимые в воде сильные основания (щёлочи)

`"LiOH",  "NaOH",  "KOH",  "Ca(OH")_2,  "Ba(OH")_2`

Нерастворимые в воде, слабые основания

`"Fe(OH)"_2,  "Fe(OH)"_3,  "Cu(OH)"_2`

Получение оснований

1. Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов с водой:

2Li + 2H2O   2LiOH + H22\mathrm{Li}\;+\;2{\mathrm H}_2\mathrm O\;\;\rightarrow\;2\mathrm{LiOH}\;+\;{\mathrm H}_2\uparrow,

Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2\mathrm{Ca}\;+\;2{\mathrm H}_2\mathrm O\;\rightarrow\;\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2\;+\;{\mathrm H}_2\uparrow.

2. С водой способны реагировать только основные оксиды `("Li"_2"O"`, `"Na"_2"O"`, `"K"_2"O"`, `"Rb"_2"O"`, `"Cs"_2"O"`, `"BaO"`, `"CaO"`, `"SrO")`, которым соответствуют щёлочи. Оксиды остальных металлов с водой практически не реагируют.

SrO + H2O   Sr(OH)2\mathrm{SrO}\;+\;{\mathrm H}_2\mathrm O\;\;\rightarrow\;\mathrm{Sr}(\mathrm{OH})_2,

MgO + H2Ot°CMg(OH)2\mathrm{MgO}\;+\;{\mathrm H}_2\mathrm O\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}\mathrm{Mg}(\mathrm{OH})_2.

3. Взаимодействие щелочей с растворимыми солями, если в результате образуется нерастворимое вещество:

`"K"_2"CO"_3+"Ca(OH")_2->2"KOH"+"CaCO"_3darr`.

4. Электролиз водных растворов щелочей:

2NaCl + 2H2Oэл.ток2NaOH + H2+Cl22\mathrm{NaCl}\;+\;2{\mathrm H}_2\mathrm O\xrightarrow{\mathrm{эл}.\mathrm{ток}}2\mathrm{NaOH}\;+\;{\mathrm H}_2\uparrow+{\mathrm{Cl}}_2\uparrow.

5. Гидролиз солей:

`"CaH"_2+2"H"_2"O"->"Ca(OH")_2+2"H"_2uarr`.

6. Взаимодействие растворимых солей с раствором  щелочи (реакция обмена):

`"CuSO"_4+2"KOH"->"Cu(OH")_2darr+"K"_2"SO"_4`.

Химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов

Все нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются с образованием оксидов:

2Fe(OH)3t°C Fe2O3 + 3H2O2\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_3\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}\;{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm O}_3\;+\;3{\mathrm H}_2\mathrm O;

Наиболее характерной реакцией оснований является их взаимодействие с кислотами – реакция нейтрализации. В нее вступают как щелочи, так  и нерастворимые основания, а также амфотерные гидроксиды:

`"NaOH"+"HNO"_3->"NaNO"_3+"H"_2"O"`;

`"Cu(OH)"_2+"H"_2"SO"_4 -> "CuSO"_4+2"H"_2"O"`;

`2"Al(OH)"_3+3"H"_2"SO"_4 -> "AL"_2("SO"_4)_3+6"H"_2"O"`;

`"Be(OH")_2+2"HCl"->"BeCl"_2+2"H"_2"O"`.

Амфотерные гидроксиды реагируют со щелочами при сплавлении с образование солей:

Zn(OH)2 + 2NaOH t°C  Na2ZnO2 + 2H2O\mathrm{Zn}(\mathrm{OH})_2\;+\;2\mathrm{NaOH}\;\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}\;\;{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{ZnO}}_2\;+\;2{\mathrm H}_2\mathrm O;

Al(OH)3 + NaOH t°C  NaAlO2 + 2H2O\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_3\;+\;\mathrm{NaOH}\;\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}\;\;{\mathrm{NaAlO}}_2\;+\;2{\mathrm H}_2\mathrm O.

Однако, взаимодействие амфотерных гидроксидов с водными растворами щелочей приводит к образованию комплексных соединений: 

`"Zn(OH)"_2+2"NaOH"->"Na"_2["Zn(OH)"_4]`;

Правильнее:  `2"NaOH"+"ZnO"+"H"_2"O"->"Na"_2"[Zn(OH)"_4]`;

                                    `"Sn(OH")_2+2"NaOH"->"Na"_2"[Sn(OH)"_4]`;

                                    `"Be(OH)"_2+2"NaOH"->"Na"_2["Be(OH")_4]`;   

                                    `"Al(OH)"_3+"NaOH"->"Na[Al(OH)"_4]`;

                                    `"Cr(OH)"_3+3"NaOH"->"Na"_3["Cr(OH")_6]`.

Химические свойства щелочей

1. Щелочь `+` кислотный оксид `->`соль `+` вода;

 `"Ba(OH)"_2+"N"_2"O"_5 ->"Ba(NO"_3)_2+"H"_2"O"`

`"Ca(OH)"_2+2"CO"_2->"Ca(HCO"_3)_2`;

`"Ca(OH)"_2+"CO"_2 ->"CaCO"_3darr+"H"_2"O"`

2. Щелочь `+` кислота `->` соль `+` вода;

`3"KON"+"H"_3"PO"_4->"K"_3"PO"_4+3"H"_2"O"`;

`"Ba(OH)"_2+2"HNO"_3->"Ba(NO"_3)_2+2"H"_2"O"`;

3. Щелочь + амфотерный оксид → соль + вода;

`2"NaOH"+"ZnO"->"Na"_2"ZnO"_2+"H"_2"O"`;

4. Щелочь `+` амфотерный гидроксид `->` комплексная соль (существует в водном растворе) ;

`2"NaOH"+"Zn(OH)"_2`t°C\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}`"Na"_2["Zn(OH)"_4]`;

NaOH + Al(OH)3  t°C  Na[Al(OH)4]\mathrm{NaOH}\;+\;\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_3\;\;\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C}\;\;\mathrm{Na}\lbrack\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4\rbrack.

5. Щелочь `+` растворимая соль `->` нерастворимое основание `+` соль;

`"Ca(OH")_2 + "Cu(NO"_3)_2 → "Cu(OH)"_2↓ +" Ca(NO"_3)_2`;
    `3"KOH" + "FeCl"_3 → "Fe(OH)"_3↓ + 3"KCl"`;

6. Щелочь `+` металл `+` вода `->` соль `+` водород;

`2"NaOH" +"Zn" + 2"H"_2"O" → "Na"_2["Zn(OH")_4] + "H"_2↑`;
`2"KOH" + 2"Al" + 6"H"_2"O" →  2"K"["Al(OH)"_4] + "3"H"_2↑`. 

Необходимо подчеркнуть способность растворов щелочей реагировать с галогенами, например, хлором:

`2"NaOH" + "Cl"_2  → "NaCl" + "NaClO"  + "H"_2"O"` (на холоду);

`6"KOH" + 3"Cl"_2`  t°C\xrightarrow{\mathrm t^\circ\mathrm C} `5"KCl" +"KClO"_3 + 3"H"_2"O"`.