Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.
Состав комплексных соединений
Номенклатура комплексных соединений
Реакции образования комплексных соединений
Реакции разрушения комплексных соединений
Диссоциация комплексных соединений
Примеры решения задач
Задачи для самостоятельного решения
Состав комплексных соединений
Рис. 1. Состав комплексного соединения
Комплексное соединение, рисунок 1, состоит из внутренней и внешней сферы. Центральная частица, вокруг которой расположены окружающие ее лиганды, называется комплексообразователем. Число лигандов комплексообразователя называется координационным числом.
Номенклатура комплексных соединений
Комплексное соединение может состоять из комплексного катиона, комплексного аниона или может быть нейтральным.
Соединения с комплексными катионами. Вначале называют внешнесферный анион, затем перечисляют лиганды, затем называют комплексообразователь в родительном падеже (ему дается русское название данного элемента). После названия комплексообразователя в скобках римской цифрой указывается его степень окисления.
К латинскому названию анионного лиганда добавляется окончание “о” (F— — фторо, Cl— -хлоро, ОН— — гидроксо, CN— — циано и т.д). Аммиак обозначают термином “аммин”, СО – карбонил, NO – нитрозил, H2O – аква.
Число одинаковых лигандов называют греческим числительным: 2 –ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта и т.д.
[Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди (II),
[Ni(H2O)6]Cl2 – хлорид гексаакваникеля (II).
Вначале перечисляют лиганды анионные, затем нейтральные, затем катионные. Например,
[Pt(NH3)5Cl]Cl3 – хлорид хлоропентаамминплатины (IV) .
Если в комплексе имеются несколько лигандов одинакового знака заряда, то они называются в алфавитном порядке:
[CoCl2(H2O)(NH3)3]Cl – хлорид дихлороакватриамминкобальта (III).
Соединения с комплексными анионами. Вначале называют комплексный анион в именительном падеже: перечисляют лиганды, затем комплексообразователь (ему дается латинское название и к названию добавляется окончание “ат”). После названия комплексообразователя указывается его степень окисления. Затем в родительном падеже называется внешнесферный катион.
Na2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат (II) натрия;
K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия;
K2[СuCl4] – тетрахлорокупрат (II) калия.
Соединения без внешней сферы. Вначале называют лиганды, затем комплексообразователь в именительном падеже с указанием его степени окисления. Все название пишется слитно.
[Ni(CО)4] – тетракарбонилникель (0);
[Pt(NH3)2Cl4] – тетрахлородиамминплатина (IV).
Реакции образования комплексных соединений
Комплексные соединения обычно получают действием избытка лигандов на содержащее комплексообразователь соединение. Координационное число, как правило, в 2 раза больше степени окисления комплексообразователя. Из этого правила бывают, однако, исключения.
Образование гидроксокомплексов.
AlCl3 + 6NaOH(изб) = Na3[Al(OH)6] + 3NaCl
AlCl3 + 4NaOH(изб) = Na[Al(OH)4] + 3NaCl
ZnSO4 + 4NaOH(изб) = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4
Образование комплексных солей.
Если комплексообразователем является Fe2+ или Fe3+, то координационные числа в обоих случаях равны шести:
FeCl2 + 6KCN(изб) = K4[Fe(CN)6] + 2KCl
Fe2(SO4)3 + 12KCN(изб) = 2 K3[Fe(CN)6] + 3K2SO4
Координационные числа ртути и меди, как правило, равны четырем:
Hg(NO3)2 + 4KI(изб) = K2[HgI4] + 2KNO3
CuCl2 + 4NH3(изб) = [Cu(NH3)4]Cl2
Для большинства аква- и амминных комплексов ионов d-элементов координационное число равно шести:
NiCl2 + 6NH3 (изб) = [Ni(NH3)6]Cl2
Реакции разрушения комплексных соединений
Разрушение комплексных соединений происходит в результате:
-
-
- образования малорастворимого соединения с комплексообразователем:
-
[Cu(NH3)4]SO4 + Na2S = CuS↓ + 4NH3↑ + Na2SO4
-
-
- образования более прочного комплексного соединения с комплексообразователем или с лигандом:
-
[Cu(NH3)4]SO4 + 4KCN(изб) = K2[Cu(CN)4] + 4NH3↑ + K2SO4
[Cu(NH3)4]SO4 + 4HCl = 4NH4Cl + CuSO4
-
-
- образования малодиссоциированного электролита:
-
Na2[Zn(OH)4] + 4HCl(изб) = 2NaCl + ZnCl2 + 4H2O
-
-
- действия любой сильной кислоты на гидрокомплексы; в этом случае образуется соль и вода:
-
К3[Al(OH)6] + 6HCl(изб) = 3KCl + AlCl3 + 6H2O
-
-
- нагревания некоторых комплексных соединений:
-
[Cu(NH3)4]SO4 → CuSO4 + 4NH3↑
Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2H2O
-
-
- окислительно-восстановительных реакций:
-
2Na[Ag(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Ag
6K4[Fe(CN)6] +K2Cr2O7 +7H2SO4=6K3[Fe(CN)6] +Cr2(SO4)3 +4K2SO4 +7H2O
Диссоциация комплексных соединений
Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы. В то же время комплексный ион диссоциирует в незначительной степени как ассоциированный электролит. Количественной характеристикой диссоциации внутренней сферы в растворе является константа нестойкости, представляющая собой константу равновесия процесса диссоциации комплексного иона.
Например, в растворе комплексное соединение [Ni(NH3)6]SO4 диссоциирует следующим образом:
[Ni(NH3)6]SO4 = [Ni(NH3)6]2+ + SO42-
Для комплексного иона [Ni(NH3)6]2+, диссоциирующего по уравнению
[Ni(NH3)6]2+ → Ni2+ + 6NH3
константа равновесия процесса диссоциации носит название константы нестойкости Кн. Для рассматриваемого процесса Кн равна
Кн = [Ni2+]·[NH3]6 / [[Ni(NH3)6]2+] (1)
Величина, обратная Кн, называется константой устойчивости:
Ку = 1/Кн (2)
Она представляет собой константу равновесия процесса образования комплексного иона:
Ni2+ + 6NH3 ↔ [Ni(NH3)6]2+
Константа нестойкости Кн связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации комплекса уравнением:
ΔGTо = — RTln Кн (3)
Примеры решения задач:
Задача 1. Вычислите:
1) Концентрацию ионов NO3— в 0,01 М растворе [Ag(NH3)2]NO3.
2) Концентрацию Ag+ в 0,01 М растворе [Ag(NH3)2]NO3, содержащем 2 моль/л избыточного аммиака,
если Кн[Ag(NH3)2]+ = 5,7× 10— 8 при 298 К.
3) Величину ΔGo298 процесса диссоциации комплексного иона.
Решение:
1)
[Ag(NH3)2]NO3 = [Ag(NH3)2]+ + NO3—
[NO3— ] = 0,01М, поскольку комплекс диссоциирует как сильный электролит на комплексный ион и ионы внешней сферы.
2) Комплексный ион диссоциирует незначительно:
[Ag(NH3)2]+ → Ag+ + 2NH3
Положение равновесия комплексного иона в присутствии избытка NH3 еще больше смещено влево.
Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Ag+ и 2x моль/л аммиака. Суммарная концентрация аммиака равна (2x+2) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Ag(NH3)2]+ составляет: (0,01–x) моль/л.
Концентрация аммиака, связанная с диссоциацией комплексного иона, ничтожно мала по сравнению с избытком аммиака. Доля комплексного иона, подвергшегося диссоциации, также ничтожно мала. Значит,
x = 1,43× 10— 10
Следовательно, [Ag+] = 1,43× 10— 10 моль/л.
Константа нестойкости связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации [Ag(NH3)2]+ уравнением:
ΔGоT = — RTln Кн .
Значит, при Т = 298 К получаем:
ΔGо298 = — 8,314× 298× ln5,7× 10— 8 = 41326 Дж = 413,3 кДж.
Задача 2. Произойдет ли осаждение AgCl при сливании 0,01М раствора [Ag(NH3)2]NO3, содержащего 2 моль/л избыточного NH3, с равным объемом 0,5М раствора KCl, если при 298 К ПР(AgCl) = 1,73× 10— 10, Кн.[Ag(NH3)2]+ = 5,7× 10— 8.
Решение. Осадок выпадет при условии: [Ag+][Сl— ] > ПР(AgCl), т.е. если произведение концентраций ионов Ag+ и Сl— в растворе будет больше ПР, то раствор окажется пересыщенным и из него будет выпадать осадок.
После смешения равных объемов растворов концентрации [Ag(NH3)2]NO3, NH3 и KCl уменьшатся в 2 раза и станут равными 5× 10-3, 1 и 0,25 М соответственно.
Найдем концентрацию [Ag+] тем же способом, что и в предыдущей задаче,
откуда x = 2,85× 10— 10.
Значит, [Ag+] = 2,85× 10— 10 моль/л, а [Сl— ] = 0,25 моль/л.
Следовательно, произведение концентраций ионов равно:
[Ag+][Сl— ] = 2,85× 10— 10× 0,25 = 7,1× 10— 11(моль/л)2.
Поскольку [Ag+][Сl— ] = 7,1× 10— 11 < 1,73× 10— 10, то осадок не выпадет.
Задача 3. При какой концентрации ионов S2- начнется выпадение осадка CdS из 0,6М раствора Na2[Cd(CN)4], содержащего 0,04 моль/л избыточного NaCN, если ПР(CdS) = 7,9× 10— 27, Кн[Cd(CN)4]2- = 7,8× 10— 18.
Решение. Осадок выпадет при условии: [Cd2+][S2- ] > ПР(CdS), т.е. если произведение концентраций ионов Cd2+ и S2- в растворе будет больше ПР. Следовательно, выпадение осадка начнется при [S2-] > ПР(CdS):[Cd2+].
Na2[Cd(CN)4] = [Cd(CN)4]2- + 2Na+
Комплексный ион диссоциирует незначительно:
[Cd(CN)4]2- → Cd2+ + 4CN—
Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Cd2+ и 4x моль/л ионов CN— . Суммарная концентрация ионов CN— равна (4x + 0,04) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Cd(CN)4]2- составляет: (0,6 – x) моль/л.
Кн[Cd(CN)4]2- = [Cd2+ ] · [CN—]4/ [[Cd(CN)4]2-]
x = 1,8·10— 12 .
Следовательно, [Cd2+] = 1,8·10— 12 моль/л.
Выпадение осадка начнется при [S2- ] > 7,9·10— 27: 1,8·10— 12 > 4,39·10— 15 моль/л.
Задачи для самостоятельного решения
1. Назовите следующие комплексные соединения:
Na2[Pt(CN)4Cl2],
[Cu(NH3)4](NO3)2,
[Cu(H2O)4]SO4
Na2[Pt(CN)4Cl2] – дихлоротетрацианоплатинат (IV) натрия; [Cu(NH3)4](NO3)2 – нитрат тетраамминмеди (II); [Cu(H2O)4]SO4 – сульфат тетрааквамеди (II); |
2. Назовите следующие комплексные соединения
[Co(H2O)3Cl3],
[Ni(NH3)6][PtCl4].
[Co(H2O)3Cl3] – трихлоротриаквакобальт (III); [Ni(NH3)6][PtCl4] – тетрахлороплатинат (II) гексаамминникеля (II). |
3. Составьте уравнение химической реакции:
Cr2(SO4)3 + NaOH (изб.)→
4. Составьте уравнение химической реакции:
Cd(NO3)2 + Na2SO3 (изб.)→
5. Составьте уравнение химической реакции:
[Ag(NH3)2]NO3 + Na2S →
6. Составьте уравнение химической реакции:
[Ag(NH3)2]NO3 -t→
7. Составьте уравнение химической реакции:
K4[Fe(CN)6] + Н2O2 + H2SO4 →
8. Сколько граммов серебра содержится в виде ионов в 0,04М растворе K[Ag(CN)2], содержащем в избытке 1,3 г KCN в 1 л раствора. Константа нестойкости иона [Ag(CN)2] — равна 1,4·10— 20.
9. Произойдет ли осаждение сульфида ртути, если к 1 л 0,3 М раствора K2[HgI4], содержащему избыточных 0,01 моль KI, добавить 1·10— 4 моль K2S? ПР(HgS) = 1,6·10— 52, Кн [HgI4]2- = 1,5·10— 31.
10. При какой концентрации ионов Cl— начнется выпадение осадка AgCl из 0,6М раствора [Ag(NH3)2]NO3, содержащего 1,2 моль/л избыточного аммиака, если ПР(AgCl) = 1,73·10—10, Кн [Ag(NH3)2]+ = 5,7·10— 8.
-
Ионы противоположного знака, связанные с комплексным ионом, образуют внешнюю сферу.
-
Комплексный ион состоит из комплексообразователя и лигандов и образует внутреннюю сферу (внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки).
Комплексообразователь – это d-элемент, имеющий на внешнем уровне достаточное количество свободных орбиталей (Cu+2, Ag+, Pt+4, Fe+2, Fe+3, Co+2, Co+3, Co+2)
Лиганды – это ионы и молекулы, имеющие свободные электронные пары (OH—, CN—, Cl—, NH3, H2O)
Координационное число (КЧ) — это число лигандов в комплексном ионе
Координационное число зависит:
-
от природы центрального атома;
-
заряда комплексообразователя;
-
условий образования комплексов.
Виды комплексов
Катионные
[Co(NH3)6]3+
Анионные
[CoF6]3-
Нейтральные
[Al (H2O)3(OH)3]
Соединения с комплексными анионами
K2[PtCl4] — тетрахлороплатинат (II) калия
Na2[Zn(OH)4] — тетрагидроксоцинкат натрия
Na[Cr(H2O)2F4] — тетрафтородиаквахромат (III) натрия
Соединения с комплексными катионами
[Ag(NH3)2]Cl – хлорид диамминсеребра
[Al(H2O)5OH]SO4 – сульфат гидроксопентаакваалюминия
[Pt(H2O)(NH3)2OH] NO3 – нитрат гидроксодиамминакваплатины (II)
Соединения без внешней сферы
[Al (H2O)3(OH)3] — тригидроксотриакваалюминий
[Pt(NH3)2Cl2] – дихлородиамминплатина (II)
[Co(NH3)3Cl3] – трихлоротриамминкобальт (III)
Номенклатура
-
в названиях комплексных ионов сначала указываются лиганды;
-
название комплексного иона завершается названием металла с указанием его степени окисления (римским цифрами в скобках);
-
в названиях комплексных катионов используются русские названия металлов;
-
в названиях комплексных анионов используются латинские названия металлов: Al –алюминат, Cr – хромат, Fe – феррат;
-
названия лигандов:
NH3 – аммин
H2O – аква
CO – карбонил
F— – фторо
Cl— – хлоро
CN— – циано
OH— – гидроксо
CNS— – тиоцианато
NO3— – нитрато
NO2— – нитро
-
Умножающие приставки:
2 — ди
3 – три
4 – тетра
5 – пента
6 – гекса
Примеры
K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль)
K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль)
Na2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат (II) натрия
[Ag(NH3)2]Cl – хлорид диамминсеребра (I)
[Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди (II)
[Cu(H2O)4]SO4 ∙ H2O – сульфат тетрааквамеди (II) (медный купорос)
Диссоциация ступенчатая
Na2[Zn(OH)4] →2Na+ + [Zn(OH)4]2-
(первая ступень – необратимо)
[Zn(OH)4]2- ↔ Zn2+ + 4OH—
(вторая ступень – обратимо)
2.7. Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных (на примере соединений алюминия и цинка).
Химические свойства средних солей
Взаимодействие средних солей с металлами
Реакция соли с металлом протекает в том случае, если исходный свободный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать о том, какой металл более активен, можно, воспользовавшись электрохимическим рядом напряжений металлов.
Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, поскольку является более активным, чем медь (левее в ряду активности):
В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, поскольку оно менее активно, чем цинк:
Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные, при их добавлении к водным растворам солей будут прежде всего реагировать не с солью, а входящей в состав растворов водой.
Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов
Оговоримся, что под гидроксидами металлов в данном случае понимаются соединения вида Me(OH)x.
Для того чтобы средняя соль реагировала с гидроксидом металла, должны одновременно (!) выполняться два требования:
- в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
- исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.
Рассмотрим пару случаев, для того чтобы усвоить данное правило.
Определим, какие из реакций ниже протекают, и напишем уравнения протекающих реакций:
- 1) PbS + KOH
- 2) FeCl3 + NaOH
Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», обозначив таким образом, что пока не известно, протекает ли реакция на самом деле:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, судя по таблице растворимости, нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако, вывод о том, что реакция протекает, пока сделать нельзя, так как мы не проверили удовлетворение еще одного обязательного требования – растворимости исходных соли и гидроксида. Сульфид свинца – нерастворимая соль, а значит реакция не протекает, так как не выполняется одно из обязательных требований для протекания реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:
Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа (III) и гидроксидом калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», как и в первом случае:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако сделать вывод о протекании реакции пока еще нельзя. Для этого надо еще убедиться в растворимости исходных соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, значит мы можем сделать вывод о том, что реакция протекает. Запишем ее уравнение:
Реакции средних солей с кислотами
Средняя соль реагирует с кислотой в том случае, если образуется осадок или слабая кислота.
Распознать осадок среди предполагаемых продуктов практически всегда можно по таблице растворимости. Так, например, серная кислота реагирует с нитратом бария, поскольку в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария:
Распознать слабую кислоту по таблице растворимости нельзя, поскольку многие слабые кислоты растворимы в воде. Поэтому список слабых кислот следует выучить. К слабым кислотам относят H2S, H2CO3, H2SO3, HF, HNO2, H2SiO3 и все органические кислоты.
Так, например, соляная кислота реагирует с ацетатом натрия, поскольку образуется слабая органическая кислота (уксусная):
Следует отметить, что сероводород H2S является не только слабой кислотой, но и плохо растворим в воде, в связи с чем выделяется из нее в виде газа (с запахом тухлых яиц):
Кроме того, обязательно следует запомнить, что слабые кислоты — угольная и сернистая — являются неустойчивыми и практически сразу же после образования разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду:
Выше было сказано, что реакция соли с кислотой идет в том случае, если образуется осадок или слабая кислота. Т.е. если нет осадка и в предполагаемых продуктах присутствует сильная кислота, то реакция не пойдет. Однако есть случай, формально не попадающий под это правило, когда концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород при действии на твердые хлориды:
Однако, если брать не концентрированную серную кислоту и твердый хлорид натрия, а растворы этих веществ, то реакция действительно не пойдет:
Реакции средних солей с другими средними солями
Реакция между средними солями протекает в том случае, если одновременно (!) выполняются два требования:
- исходные соли растворимы;
- в предполагаемых продуктах есть осадок или газ.
Например, сульфат бария не реагирует с карбонатом калия, поскольку несмотря на то что в предполагаемых продуктах есть осадок (карбонат бария), не выполняется требование растворимости исходных солей.
В то же время хлорид бария реагирует с карбонатом калия в растворе, поскольку обе исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок:
Газ при взаимодействии солей образуется в единственном случае – если смешивать при нагревании раствор любого нитрита с раствором любой соли аммония:
Причина образования газа (азота) заключается в том, что в растворе одновременно находятся катионы NH4+ и анионы NO2— , образующие термически неустойчивый нитрит аммония, разлагающийся в соответствии с уравнением:
Реакции термического разложения солей
Разложение карбонатов
Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и разлагаются при нагревании. Карбонаты металлов разлагаются до оксида металла и углекислого газа:
а карбонат аммония дает три продукта – аммиак, углекислый газ и воду:
Разложение нитратов
Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, при этом тип разложения зависит от положения металла в ряду активности. Схема разложения нитратов металлов представлена на следующей иллюстрации:
Так, например, в соответствии с этой схемой уравнения разложения нитрата натрия, нитрата алюминия и нитрата ртути записываются следующим образом:
Также следует отметить специфику разложения нитрата аммония и нитрата железа (II):
Реакция разложения нитрата железа (II) снова стала встречаться в ЕГЭ по химии. В заданиях фигурирует формулировка о его разложении в токе воздуха, однако, что в токе воздуха, что без него, уравнение будет одинаковым. Писать оксид FeO при разложении нитрата железа (II) будет ошибкой.
Разложение солей аммония
Термическое разложение солей аммония чаще всего сопровождается образованием аммиака:
В случае, если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например, молекулярный азот N2 или оксид азота (I):
Разложение хлората калия
Реакция разложения хлората калия может протекать по-разному. В присутствии катализатора (как правило MnO2), реакция приводит к образованию хлорида калия и кислорода:
Без катализатора, реакция будет протекать по типу диспропорционирования:
Химические свойства кислых солей
Отношение кислых солей к щелочам и кислотам
Кислые соли реагируют с щелочами. При этом, если щелочь содержит тот же металл, что и кислая соль, то образуются средние соли:
Также, если в кислотном остатке кислой соли осталось два или более подвижных атомов водорода, как, например, в дигидрофосфате натрия, то возможно образование как средней:
так и другой кислой соли с меньшим числом атомов водорода в кислотном остатке:
Важно отметить, что кислые соли реагируют с любыми щелочами, в том числе и теми, которые образованы другим металлом. Например:
Кислые соли, образованные слабыми кислотами, реагируют с сильными кислотами аналогично соответствующим средним солям:
Более подробно, с разбором алгоритмов составления уравнений, взаимодействие кислых солей (в частности, гидрокарбонатов, дигидрофосфатов и гидрофосфатов) со щелочами рассмотрено в данной публикации.
Термическое разложение кислых солей
Все кислые соли при нагревании разлагаются. В рамках программы ЕГЭ по химии из реакций разложения кислых солей следует усвоить, как разлагаются гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты металлов разлагаются уже при температуре более 60 оС. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода:
Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрических чайниках, стиральных машинах и т.д.
Гидрокарбонат аммония разлагается без твердого остатка с образованием двух газов и паров воды:
Химические свойства основных солей
Основные соли всегда реагируют со всеми сильными кислотами. При этом могут образоваться средние соли, если использовались кислота с тем же кислотным остатком, что и в основной соли, или смешанные соли, если кислотный остаток в основной соли отличается от кислотного остатка реагирующей с ней кислоты:
Также для основных солей характерны реакции разложения при нагревании, например:
Химические свойства комплексных солей (на примере соединений алюминия и цинка)
В рамках программы ЕГЭ по химии следует усвоить химические свойства таких комплексных соединений алюминия и цинка, как тетрагидроксоалюминаты и третрагидроксоцинкаты.
Тетрагидроксоалюминатами и тетрагидроксоцинкатами называют соли, анионы которых имеют формулы [Al(OH)4]— и [Zn(OH)4]2- соответственно. Рассмотрим химические свойства таких соединений на примере солей натрия:
Данные соединения, как и другие растворимые комплексные, хорошо диссоциируют, при этом практически все комплексные ионы (в квадратных скобках) остаются целыми и не диссоциируют дальше:
Действие избытка сильной кислоты на данные соединения приводит к образованию двух солей:
При действии же на них недостатка сильных кислот в новую соль переходит только активный металл. Алюминий и цинк в составе гидроксидов выпадают в осадок:
Осаждение гидроксидов алюминия и цинка сильными кислотами не является удачным выбором, поскольку сложно добавить строго необходимое для этого количество сильной кислоты, не растворив при этом часть осадка. По этой причине для этого используют углекислый газ, обладающий очень слабыми кислотными свойствами и благодаря этому не способный растворить осадок гидроксида:
В случае тетрагидроксоалюмината осаждение гидроксида также можно проводить, используя диоксид серы и сероводород:
В случае тетрагидроксоцинката осаждение сероводородом невозможно, поскольку в осадок вместо гидроксида цинка выпадает его сульфид:
При упаривании растворов тетрагидроксоцинката и тетрагидроксоалюмината с последующим прокаливанием данные соединения переходят соответственно в цинкат и алюминат:
Комплексные соли — это сложные вещества. Рассмотрим случай, когда они образованы катионом активного металла и комплексным анионом.
Примеры:
K[Al(OH)4], Na2[Zn(OH)4], Na3[Fe(OH)6]
K[Al(OH)4] -> K+ + [Al(OH)4]—
Na2[Zn(OH)4] -> 2Na+ + [Zn(OH)4]2-
Na3[Fe(OH)6] ->3Na+ + [Fe(OH)6]3-
Разберём способы получения и свойства солей данного типа.
Получение комплексных солей
1. При действии избытка раствора щёлочи на соли, образованные переходными металлами, т.е. металлами которым соответствуют амфотерные оксиды и гидроксиды.
Примеры:
AlCl3 + 4KOH(ИЗБ) = K[Al(OH)4] + 3KCl
ZnSO4 + 4NaOH(ИЗБ) = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4
2. При действии раствора на щёлочи на металлы образующие амфотерные оксиды и гидроксиды.
Примеры:
2Al + 2KOH + 6H2O = 2 K[Al(OH)4] + 3H2
Zn + 2NaOH +2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
3. При действии раствора щёлочи на амфотерные оксиды и гидроксиды.
Примеры:
Al2O3 + 2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4]
ZnO + 2NaOH +H2O = Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Fe(OH)3 + 3NaOH(конц) = Na3[Fe(OH)6]
Свойства комплексных солей
4. При действии избытка сильной кислоты получаются две средние соли и вода.
Примеры:
Na[Al(OH)4] + 4HNO3(ИЗБ) = NaNO3 + Al (NO3)3 + 4H2O
K3[Cr(OH)6] + 6HCl(ИЗБ) = 3KCl + CrCl3 + 6H2O
5. При действии сильной кислоты в недостатке получаются средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода.
Примеры:
Na2[Zn(OH)4] + 2HCl = 2 NaCl + Zn(OH)2 + 2H2O
K3[Cr(OH)6] + 3HNO3 = 3KNO3 + Cr(OH)3 + 3H2O
6. При действии слабой кислоты получаются кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода.
Примеры:
K[Al(OH)4] + H2CO3 = KHCO3 + Al(OH)3 + H2O
Na2[Zn(OH)4] + 2H2S = 2NaHS + Zn(OH)2 + 2H2O
7. При действии сернистого или углекислого газа получаются кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид.
Примеры:
K3[Cr(OH)6] + 3CO2 = 3KHCO3 + Cr(OH)3
Na2[Zn(OH)4] + 2SO2 = 2NaHSO3 + Zn(OH)2
8. При действии солей, образованных сильными кислотами и катионами трёхвалентного металла, получаются два амфотерных гидроксида и соль активного металла.
Примеры:
K3[Cr(OH)6] + AlCl3 = Cr(OH)3 + Al(OH)3 +3KCl
9. При нагревании комплексных солей образуется вода.
Примеры:
Na[Al(OH)4] = NaAlO2 + 2H2O
Соли — это сложные вещества, в состав которых входят катионы металла и анионы кислотного остатка. Иногда в состав солей входят водород или гидроксид-ион.
Классификация и номенклатура солей
Так как соли — это продукт полного или частичного замещения металлом атома водорода в кислоте, по составу их можно классифицировать следующим образом.
Кислые соли
Образованы неполным замещением атомов водорода на металл в кислоте.
В наименованиях кислых солей указывают количество водорода приставками «гидро-» или «дигидро-», название кислотного остатка и название металла. Если металл имеет переменную валентность, то в скобках указывают валентность.
Примеры кислых солей и их наименования:
-
LiHCO3 — гидрокарбонат лития,
-
NaHSO4 — гидросульфат натрия,
-
NaH2PO4 — дигидрофосфат натрия.
Средние соли
Образованы полным замещением атомов водорода в кислоте на металл.
Наименования средних солей складываются из названий кислотного остатка и металла. При необходимости указывают валентность.
Примеры средних солей с названиями:
-
CuSO4 — сульфат меди (II),
-
CaCl2 — хлорид кальция.
Основные соли
Продукт неполного замещения гидроксогрупп на кислотный остаток.
В наименованиях основных солей указывают количество гидроксид-ионов приставкой «гидроксо-» или «дигидроксо-», название кислотного остатка и название металла с указанием валентности.
Пример: Mg(OH)Cl — гидроксохлорид магния.
Двойные соли
В состав входят два разных металла и один кислотный остаток.
Наименование складывается из названия аниона кислотного остатка и названий металлов с указанием валентности (если металл имеет переменную валентность).
Примеры двойных солей и их наименования:
-
KNaSO4 — сульфат калия-натрия,
-
KAl(SO4)2 — сульфат калия-алюминия.
Смешанные соли
Содержат один металл и два разных кислотных остатка.
Наименования смешанных солей складываются из названия кислотных остатков (по усложнению) и названия металла с указанием валентности (при необходимости).
Примеры смешанных солей с наименованиями:
-
CaClOCl — хлорид-гиполхорит кальция,
-
PbFCl — фторид-хлорид свинца (II).
Комплексные соли
Образованы комплексным катионом или анионом, связанным с несколькими лигандами.
Называют комплексные соли по схеме: координационное число + лиганд с окончанием «-о» + комплексообразователь с окончанием «-ат» и указанием валентности + внешняя сфера, простой ион в родительном падеже.
Пример: K[Al(OH)4] — тетрагидроксоалюминат калия.
Гидратные соли
В состав входит молекула кристаллизационной воды.
Число молекул воды указывают численной приставкой к слову «гидрат» и добавляют название соли.
Пример: СuSO4∙5H2O — пентагидрат сульфата меди (II).
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Получение солей
Получение средних солей
Средние соли можно образовать в ходе следующих реакций:
-
Металл + неметалл:
2Na + Cl2 = 2NaCl
Fe + S =FeS
Так получают только соли бескислородных кислот.
-
Металл, стоящий левее H2 в ряду активности, с раствором кислоты:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
-
Металл с раствором соли менее активного металла:
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu
-
Основный оксид + кислотный оксид:
Na2O + CO2 = Na2CO3
-
Основный оксид и кислота:
CuO + H2SO4= CuSO4 + H2O
-
Основание с кислотным оксидом:
2NaOH + SO3 = Na2SO4 + H2O
-
Основание с кислотой (реакция нейтрализации):
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
-
Взаимодействие соли с кислотой:
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl
Взаимодействие возможно, если одним из продуктов реакции будет нерастворимая соль, вода или газ.
-
Реакция раствора основания с раствором соли:
2NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Ba(OH)2
-
Взаимодействие растворов двух солей с образованием новых солей:
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3
Получение кислых солей
Кислые соли образуются при взаимодействии:
-
Кислот с металлами:
Zn + 2H2SO4 = H2 + Zn(HSO4)2
-
Кислот с оксидами металлов:
CaO + H3PO4 = CaHPO4 + H2O
-
Гидроксидов металлов с кислотами:
Ba(OH)2 + H3PO4 = BaHPO4 + 2H2O
-
Кислот с солями:
Ca3PO4 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2
-
Аммиака с кислотами:
NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4
Получение кислых солей возможно, если кислота в избытке.
Также кислые соли образуются в ходе реакции основания с избытком кислотного оксида:
KOH + CO2 = KHCO3
2SO2 + Ca(OH)2 = Ca(HSO3)2
Получение основных солей
-
Взаимодействие кислоты с избытком основания:
Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O
-
Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов:
Cu(NO3)2 + NaOH = CuOHNO3 + NaNO3
-
Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями:
2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = [Mg(OH)]2CO3 + CO2 + 4NaCl
-
Растворимые соли являются электролитами, следовательно, могут распадаться на ионы. Средние соли диссоциируют сразу:
NaCl → Na+ + Cl—
-
Термическое разложение:
CaCO3 = CaO + CO2
Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла соли:
Получение комплексных солей
Реакции солей с лигандами:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
FeCl3 + 6KCN = K3[Fe(CN)6] + 3KCl
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Al2O3 + 2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Получение двойных солей
Двойные соли получают совместной кристаллизацией двух солей:
Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O = 2[KCr(SO4) 2 • 12H2O]
Химические свойства солей
Химические свойства средних солей
-
Соли аммония разлагаются с выделением азота или оксида азота (I), если в составе анион, проявляет окислительные свойства. В остальных случаях разложение солей аммония сопровождается выделением аммиака:
NH4Cl = NH3 + HCl
-
Взаимодействие солей с металлами:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Более активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов солей.
-
Некоторые соли подвержены гидролизу:
Na2CO3 + H2O = NaOH + NaHCO3
FeCl3+ H2O = Fe(OH)Cl2 + HCl
-
Обменные реакции соли и кислоты, соли с основаниями и взаимодействие солей с солями:
K2CO3 + 2HCl = 2KCl + CO2+H2O
Fe(NO3)3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaNO3
AgCl + 2Na2S2O3 = Nа3[Ag(S2O3)2] + NaCl
-
Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Химические свойства кислых солей
-
Диссоциация. Кислые соли диссоциируют ступенчато:
NaHCO3 → Na+ +HCO3−
HCO3− → H+ + CO32−
-
Термическое разложение с образованием средней соли:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
-
Взаимодействие солей со щелочью. В результате образуется средняя соль:
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3 + 2H2O
Химические свойства основных солей
-
Термическое разложение:
[Cu(OH)]2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O
-
Реакции солей с кислотами — образование средней соли:
Sn(OH)Cl + HCl = SnCl2 + H2O
-
Диссоциация — так же как и кислые соли, основные соли диссоциируют ступенчато.
Химические свойства комплексных солей
-
Избыток сильной кислоты приводит к разрушению комплекса и образованию двух средних солей и воды:
Na[Al(OH)4] + 4HCl(изб.) = NaCl + AlCl3 + 4H2O,
-
Недостаток сильной кислоты приводит к образованию средней соли активного металла, амфотерного гидроксида и воды:
Na[Al(OH)4] + HCl = NaCl + Al(OH)3 + H2O,
-
Взаимодействие слабой кислоты с солью образует кислую соль активного металла, амфотерный гидроксид и воду:
Na[Al(OH)4] + H2S = NaHS + Al(OH)3 + H2O,
-
При действии углекислого или сернистого газа получаются кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид:
K3[Cr(OH)6] + 3SO2 = 3KHSO3 + Cr(OH)3,
-
Реакция солей, образованных сильными кислотами с катионами Fe3+, Al3+ и Cr3+, приводит к взаимному усилению гидролиза. Продукты реакции — два амфотерных гидроксида и соль активного металла:
K3[Cr(OH)6] +Al(NO3)3 = Al(OH)3 + Cr(OH)3 + 3KNO3
-
Разлагаются при нагревании:
K3[Cr(OH)6] =KCrO2 + 2H2O + 2KOH
Вопросы для самопроверки
-
С чем взаимодействуют средние соли?
-
Назовите типичные реакции солей.
-
Из предложенного списка солей выберите те, которые не реагируют с цинком: нитрит калия, бромид железа, карбонат цезия, сульфат меди.
-
Формула какого вещества пропущена в уравнении реакции:
MgO + … → MgCl2 + Н2O
-
HCl
-
Cl2
-
Cl2O7
-
HClO3
1. Металл + кислота = соль + водород
2. Металл + соль= соль + металл
3. Металл (амфотерный) + щелочь (сплавление) = соль + водород
4. Основной оксид + кислота = соль + вода
5. Основный оксид + кислотный оксид = соль
6. Кислотный оксид + основание = соль + вода
7. Кислотный оксид + соль более летучей кислоты = соль + летучий оксид
8. Амфотерный оксид + карбонаты щелочных металлов = соль + газ
9. Гидриды металлов разлагаются кислотами = соль + водород:
10. Щёлочь + кислота = соль + Н₂О (реакция нейтрализации)
11. Соль с кислотными оксидами = кислые и средние соли (избыток щелочи → средняя, избыток оксида → кислая)
12. Щелочь с растворами средних солей = соль + основание
13. Щелочь с кислыми солями = средняя соль.
14. Щелочь с амфотерными оксидами и гидроксидами = средняя соль (сплавление)+ H2O
15. Щелочь с амфотерными металлами (кроме Fe и Cr) = средняя соль + H2↑ (сплавление)
16. Щелочь с неметаллами = соль + H2↑, с серой и галогенами – 2 соли (кислородсодержащая + бескислородная + H2O (не реагируют N2, C, O2, инертные газы)
17. Взаимодействие кислот с растворами солей →соль + кислота (образуется осадок или газ)
18. Соль1 + соль2 = соль3 + соль4
19. Кислые соли с металлами, стоящими левее атома водорода = средние соли + водород
20. Кислые соли с основными оксидами = средняя соль + вода
21.Кислые соли с основаниями = средняя соль + вода
22. Кислые соли с кислотами = кислота более слабая или летучая + соль (обычно берут сухую соль и действуют на нее концентрированной кислотой):
23. Разложение кислых солей = средняя соль + вода + оксид
24. Основные соли, образованные сильными кислотами, при добавлении соответствующего кислотного гидроксида переходят в средние
содержат кислые кислотные остатки (с водородом) HCO3‑, Н2РO42‑, HPO42‑ и др.
NaHSO4- гидросульфат натрия
Ва(Н2РO4)2 – дигидрофосфат бария
1. ДИССОЦИАЦИЯ КИСЛЫХ СОЛЕЙ
Почти все кислые соли хорошо растворимы в воде, диссоциируют нацело
КHSO4 → К⁺ + HSO4¯
Образующиеся кислые анионы, в свою очередь, обратимо диссоциируют:
HSO4¯ ↔ H⁺ + SO4²¯
2. РЕАГИРУЮТ С МЕТАЛЛАМИ (стоящими левее водорода) = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДОРОД
2KНSO4 + Mg = H2 + MgSO4 + K2SO4
3. РЕАГИРУЮТ С ОСНОВНЫМИ ОКСИДАМИ = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДА
2KHSO4 + MgO = H2O + MgSO4 + K2SO4,
2NaHCO3 + CuO = H2O + CuCO3 + Na2CO3
4. РЕАГИРУЮТ С ЩЕЛОЧАМИ = СРЕДНЯЯ СОЛЬ + ВОДА
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + Н2O
Pb(HSO4)2 + Pb(OH)2 = 2PbSO4↓ + 2H2O
5. РЕАГИРУЮТ С КИСЛОТАМИ, если в результате реакции образуется кислота более слабая или летучая (обычно берут сухую соль и действуют на нее концентрированной кислотой):
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑
5. С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода:
2KHSO4 + MgCO3 = H2O + CO2↑ + K2SO4 + MgSO4,
2KHSO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + K2SO4 + 2HCl.
2NaHCO3 + BaCl2 = BaCO3↓ + Na2CO3 + 2HCl
6. НЕКОТОРЫЕ КИСЛЫЕ СОЛИ ПРИ НАГРЕВАНИИ РАЗЛАГАЮТСЯ
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
2NaHCO3 = CO2↑ + H2O + Na2CO3
СОЛИ МЕТАЛЛОВ I ГРУППЫ А
Все соли растворимы, за исключением фторида, фосфата и силиката (LiF, Li3PO4, Li2SiO3)
СОЛИ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ
Жесткость воды и способы еѐ устранения.
ВРЕМЕННАЯ
Вызывается наличием катионов кальция и магния и гидрокарбонат-анионов.
Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2.
Для удаления используют кипячение, добавление извести, соды:
Ca(HCO3)2 = СаСО3↓ + СО2↑ + Н2О
Са(ОН)2 + Ca(HCO3)2 =2СаСО3↓ + 2Н2О
Na2CO3 + Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + 2NaHCO3
ПОСТОЯННАЯ
Вызывается наличием катионов кальция и магния и сульфат и хлорид-ионов.
MgCl2, CaCl2, CaSO4, MgSO4
Для удаления используют ионный обмен, добавление соды:
СаСl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
СОЛИ МЕДИ
МАЛАХИТ Cu2(OH)2CO3.
Разложение малахита:
Cu2(OH)2CO3 = 2CuO + CO2↑ + H2O
СОЛИ ЖЕЛЕЗА II
Соли железа (II) обесцвечивают растворы перманганата калия и бромную воду.
10Fe SO4+ 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + 8H2O
2FeSO4 + Br2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2HBr
СОЛИ ЖЕЛЕЗА III
Соли железа (III) проявляют свойства окислителей
2FeCl₃+ Cu → FeCl₂ + CuCl₂
2FeCl₃+ 2NaI → 2FeCl₂ + I₂
СОЛИ АММОНИЯ
1. Разложение при нагревании.
разложение без ОВР → с выделением аммиака (хлорид, карбонат, фосфат, сульфат).
NH4Cl ⇄NH3 + HCl
NH4HCO3 =NH3 + Н2O + CO2
b) окислительно-востановительное разложение (нитрат, нитрит, дихромат).
NH4NO3 = N2O + 2Н2O
NH4NO2 = N2 + 2Н2O
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4Н2O
НИТРАТЫ РАЗЛОЖЕНИЕ
1.Нитраты щелочных металлов → нитрит + О2↑ :
2КNО3 = 2КNО2 + О2↑.
2.Нитраты от щелочноземельных металлов до меди включительно → оксид металла + NО2 + O2↑ :
2Сu(NО3)2 = 2СuО + 4NО2 + O2↑,
3.Нитраты наиболее тяжелых металлов (после Cu ) → свободный металл + NО2 + О2↑:
Hg(NО3)2 = Нg + 2NО2 + О2↑,
4. Нитрат аммония:
NН4NО3 = N2О + 2Н2O.
СОЛИ ХРОМА (II)
Все соли хрома (II) – сильные восстановители, в растворах окисляются кислородом воздуха:
4CrCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2O
Бывают трех видов:
соли хрома (III) (CrCl₃)
хромиты NaCrO₂
гидроксокомплексы K₃[Cr(OH)₆].
СОЛИ ХРОМА (III):
1. Проявляют восстановительные свойства, переходя в Cr⁺⁶.
Cr₂(SO₄)₃ +3H₂O + 10NaOH = Na₂CrO₄ + 3Na₂SO₄ + H₂O
2CrCl₃+ 3Cl₂ +16NaOH = 2Na₂CrO₄ + 12NaCl + 8H₂O
10CrCl₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ + 11H₂O = 5H₂Cr₂O₇ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 30HCl
2. Сильные восстановители →Cr⁺².
CrCl₃+ 3H°(Zn + HCl) = CrCl₂ + HCl
3. Взаимный гидролиз (в гидролизе):
при смешивании растворов солей хрома (III) с растворами сульфидов, сульфитов, карбонатов происходит выпадение осадка гидроксида хрома (III) и выделение газа:
2CrCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3H₂S↑ + 6NaCl
Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой — разрушаются.
недостаток кислоты → основание
NaCrO₂ + HCl + H₂O = Cr(OH)₃ + NaCl ;
избыток кислоты → средняя соль
NaCrO₂ + 4HCl = CrCl₃ + NaCl + 2H₂O.
ТЕТРАГИДРОКСОХРОМАТЫ
Разлагаются при нагревании
Na₃[(Cr(OH)₆](конц.) = Cr(OH)₃↓ + 3NaOH (кипячение)
2. Разлагаются при взаимодействии с кислотами и кислотными оксидами
Na₃[(Cr(OH)₆] + 3HCl (разб, нед.) = Cr(OH)₃↓ + 3NaCl + 3H₂O
Na₃[(Cr(OH)₆] + 6HCl (конц, изб.) = CrCl ₃↓ + 3NaCl + 6H₂O
K₃[(Cr(OH)₆](р-р) + 3SO₂ = Cr(OH)₃↓ + 3KHSO₃
3. Подвергаются гидролизу
Na₃[(Cr(OH)₆](р-р) + FeCl₃ (р-р) = Cr(OH)₃↓ + 3Fe(OH)₃↓ + 3 NaCl
4. Окисляются сильными окислителями до хроматов
2Na₃[(Cr(OH)₆] + 3Cl₂ + 4NaOH (конц.) = 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8H₂O
Na₃[(Cr(OH)₆] + NaBrO (конц.) = 2Na₂CrO₄ + NaBr + 2NaOH + 5H₂O
2K₃[(Cr(OH)₆](р-р) + 3H₂O₂ = 2K₂CrO₄ + NaBr + 2KOH + 8H₂O
ХРОМАТЫ И ДИХРОМАТЫ
ХРОМАТЫ – CrO₄²⁻ (желтого цвета)
ДИХРОМАТЫ — Cr₂O7²⁻ (оранжевого цвета)
Хроматы устойчивы в щелочной среде, а дихроматы – в кислой, сильные окислители.
1. Хроматы и дихроматы (бихроматы) восстанавливаются до Сr+3; хроматы более слабые окислители, чем дихроматы.
2K2CrO4 + 16НС1(конц) = 2СrС13 + 3Cl₂+ 4KC1 + 8H2O
2K2CrO4 + 3H₂S(г) + 2H2O(гор) = 2Cr(OH)3↓+ 3S↓+ 4KOH
Дихроматы реагируют со многими веществами по индивидуальному механизму.
K2Cr2O7 + H2SO4(конц) = 2CrO3 + K2SO4 + H2O.
K2Cr2O7 + 2NaOH → K2CrO4 + Na 2CrO4 + H2O
K2Cr2О7 + 3H₂S + 2H2O = 2Cr(OH)3↓+ 3S↓+ 2KOH
K2Cr2О7 + 3KNО2 + 4H2SО4(разб) = Cr2(SО4)3 +3KNО3 + K2SО4 + 4H2О
K2Cr2О7 + 4A1 = 2Cr + 2KA1О2 + A12О3
K2Cr2О7 + S = Cr2О3 + K2SО4
4. Хроматы и дихроматы разлагаются при нагревании
4К2Сr2О7 = 4K2CrО4 + 2Cr2О3 + 3О₂↑
(NH4)2Cr2О7 = N2↑+ Cr2О3 + 4H2О
ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ KMnO4
тѐмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде.
1. При нагревании разлагается с выделением кислорода:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2. При стоянии в растворе постепенно распадается:
4KMnO4 + 2H2O =4MnO2 + 4KOH + 3O2↑
Химические свойства средних солей
Взаимодействие средних солей с металлами
Реакция соли с металлом протекает в том случае, если исходный свободный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать о том, какой металл более активен, можно, воспользовавшись электрохимическим рядом напряжений металлов.
Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, поскольку является более активным, чем медь (левее в ряду активности):
В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, поскольку оно менее активно, чем цинк:
Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные, при их добавлении к водным растворам солей будут прежде всего реагировать не с солью, а входящей в состав растворов водой.
Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов
Оговоримся, что под гидроксидами металлов в данном случае понимаются соединения вида Me(OH)x.
Для того чтобы средняя соль реагировала с гидроксидом металла, должны одновременно (!) выполняться два требования:
- в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
- исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.
Рассмотрим пару случаев, для того чтобы усвоить данное правило.
Определим, какие из реакций ниже протекают, и напишем уравнения протекающих реакций:
- 1) PbS + KOH
- 2) FeCl3 + NaOH
Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», обозначив таким образом, что пока не известно, протекает ли реакция на самом деле:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, судя по таблице растворимости, нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако, вывод о том, что реакция протекает, пока сделать нельзя, так как мы не проверили удовлетворение еще одного обязательного требования – растворимости исходных соли и гидроксида. Сульфид свинца – нерастворимая соль, а значит реакция не протекает, так как не выполняется одно из обязательных требований для протекания реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:
Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа (III) и гидроксидом калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», как и в первом случае:
В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако сделать вывод о протекании реакции пока еще нельзя. Для этого надо еще убедиться в растворимости исходных соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, значит мы можем сделать вывод о том, что реакция протекает. Запишем ее уравнение:
Реакции средних солей с кислотами
Средняя соль реагирует с кислотой в том случае, если образуется осадок или слабая кислота.
Распознать осадок среди предполагаемых продуктов практически всегда можно по таблице растворимости. Так, например, серная кислота реагирует с нитратом бария, поскольку в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария:
Распознать слабую кислоту по таблице растворимости нельзя, поскольку многие слабые кислоты растворимы в воде. Поэтому список слабых кислот следует выучить. К слабым кислотам относят H2S, H2CO3, H2SO3, HF, HNO2, H2SiO3 и все органические кислоты.
Так, например, соляная кислота реагирует с ацетатом натрия, поскольку образуется слабая органическая кислота (уксусная):
Следует отметить, что сероводород H2S является не только слабой кислотой, но и плохо растворим в воде, в связи с чем выделяется из нее в виде газа (с запахом тухлых яиц):
Кроме того, обязательно следует запомнить, что слабые кислоты — угольная и сернистая — являются неустойчивыми и практически сразу же после образования разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду:
Выше было сказано, что реакция соли с кислотой идет в том случае, если образуется осадок или слабая кислота. Т.е. если нет осадка и в предполагаемых продуктах присутствует сильная кислота, то реакция не пойдет. Однако есть случай, формально не попадающий под это правило, когда концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород при действии на твердые хлориды:
Однако, если брать не концентрированную серную кислоту и твердый хлорид натрия, а растворы этих веществ, то реакция действительно не пойдет:
Реакции средних солей с другими средними солями
Реакция между средними солями протекает в том случае, если одновременно (!) выполняются два требования:
- исходные соли растворимы;
- в предполагаемых продуктах есть осадок или газ.
Например, сульфат бария не реагирует с карбонатом калия, поскольку несмотря на то что в предполагаемых продуктах есть осадок (карбонат бария), не выполняется требование растворимости исходных солей.
В то же время хлорид бария реагирует с карбонатом калия в растворе, поскольку обе исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок:
Газ при взаимодействии солей образуется в единственном случае – если смешивать при нагревании раствор любого нитрита с раствором любой соли аммония:
Причина образования газа (азота) заключается в том, что в растворе одновременно находятся катионы NH4+ и анионы NO2— , образующие термически неустойчивый нитрит аммония, разлагающийся в соответствии с уравнением:
Реакции термического разложения солей
Разложение карбонатов
Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и разлагаются при нагревании. Карбонаты металлов разлагаются до оксида металла и углекислого газа:
а карбонат аммония дает три продукта – аммиак, углекислый газ и воду:
Разложение нитратов
Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, при этом тип разложения зависит от положения металла в ряду активности. Схема разложения нитратов металлов представлена на следующей иллюстрации:
Так, например, в соответствии с этой схемой уравнения разложения нитрата натрия, нитрата алюминия и нитрата ртути записываются следующим образом:
Также следует отметить специфику разложения нитрата аммония:
Разложение солей аммония
Термическое разложение солей аммония чаще всего сопровождается образованием аммиака:
В случае, если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например, молекулярный азот N2 или оксид азота (I):
Химические свойства кислых солей
Отношение кислых солей к щелочам и кислотам
Кислые соли реагируют с щелочами. При этом, если щелочь содержит тот же металл, что и кислая соль, то образуются средние соли:
Также, если в кислотном остатке кислой соли осталось два или более подвижных атомов водорода, как, например, в дигидрофосфате натрия, то возможно образование как средней:
так и другой кислой соли с меньшим числом атомов водорода в кислотном остатке:
Важно отметить, что кислые соли реагируют с любыми щелочами, в том числе и теми, которые образованы другим металлом. Например:
Кислые соли, образованные слабыми кислотами, реагируют с сильными кислотами аналогично соответствующим средним солям:
Термическое разложение кислых солей
Все кислые соли при нагревании разлагаются. В рамках программы ЕГЭ по химии из реакций разложения кислых солей следует усвоить, как разлагаются гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты металлов разлагаются уже при температуре более 60 оС. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода:
Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрических чайниках, стиральных машинах и т.д.
Гидрокарбонат аммония разлагается без твердого остатка с образованием двух газов и паров воды:
Химические свойства основных солей
Основные соли всегда реагируют со всеми сильными кислотами. При этом могут образоваться средние соли, если использовались кислота с тем же кислотным остатком, что и в основной соли, или смешанные соли, если кислотный остаток в основной соли отличается от кислотного остатка реагирующей с ней кислоты:
Также для основных солей характерны реакции разложения при нагревании, например:
Химические свойства комплексных солей (на примере соединений алюминия и цинка)
В рамках программы ЕГЭ по химии следует усвоить химические свойства таких комплексных соединений алюминия и цинка, как тетрагидроксоалюминаты и третрагидроксоцинкаты.
Тетрагидроксоалюминатами и тетрагидроксоцинкатами называют соли, анионы которых имеют формулы [Al(OH)4]— и [Zn(OH)4]2- соответственно. Рассмотрим химические свойства таких соединений на примере солей натрия:
Данные соединения, как и другие растворимые комплексные, хорошо диссоциируют, при этом практически все комплексные ионы (в квадратных скобках) остаются целыми и не диссоциируют дальше:
Действие избытка сильной кислоты на данные соединения приводит к образованию двух солей:
При действии же на них недостатка сильных кислот в новую соль переходит только активный металл. Алюминий и цинк в составе гидроксидов выпадают в осадок:
Осаждение гидроксидов алюминия и цинка сильными кислотами не является удачным выбором, поскольку сложно добавить строго необходимое для этого количество сильной кислоты, не растворив при этом часть осадка. По этой причине для этого используют углекислый газ, обладающий очень слабыми кислотными свойствами и благодаря этому не способный растворить осадок гидроксида:
В случае тетрагидроксоалюмината осаждение гидроксида также можно проводить, используя диоксид серы и сероводород:
В случае тетрагидроксоцинката осаждение сероводородом невозможно, поскольку в осадок вместо гидроксида цинка выпадает его сульфид:
При упаривании растворов тетрагидроксоцинката и тетрагидроксоалюмината с последующим прокаливанием данные соединения переходят соответственно в цинкат и алюминат:
Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/