Основания. Химические свойства и способы получения. Кислые соли

Кислые соли

Задания на применение знаний о кислых солях встречаются в вариантах работ ЕГЭ
на разных уровнях сложности (А, В и С). Поэтому при подготовке учащихся к сдаче ЕГЭ
нужно рассмотреть следующие вопросы.

1. Определение и номенклатура.

Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот на металл. Номенклатура кислых солей отличается от средних только добавлением приставки «гидро…» или «дигидро…» к названию соли, например: NaHCO 3 – гидрокарбонат натрия, Са(Н 2 РО 4) 2 – дигидрофосфат кальция.

2. Получение.

Кислые соли получаются при взаимодействии кислот с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями, аммиаком, если кислота в избытке.

Например:

Zn + 2H 2 SO 4 = H 2 + Zn(HSO 4) 2 ,

CaO + H 3 PO 4 = CaHPO 4 + H 2 O,

NaOH + H 2 SO 4 = H 2 O + NaHSO 4 ,

Na 2 S + HCl = NaHS + NaCl,

NH 3 + H 3 PO 4 = NH 4 H 2 PO 4 ,

2NH 3 + H 3 PO 4 = (NH 4) 2 HPO 4 .

Также кислые соли получаются при взаимодействии кислотных оксидов со щелочами, если оксид в избытке. Например:

CO 2 + NaOH = NaHCO 3 ,

2SO 2 + Ca(OH) 2 = Ca(HSO 3) 2 .

3. Взаимопревращения.

Средняя соль кислая соль; например:

K 2 СО 3 KНСО 3 .

Чтобы из средней соли получить кислую, нужно добавить избыток кислоты или соответствующего оксида и воды:

K 2 СО 3 + Н 2 О + СО 2 = 2KНСО 3 .

Чтобы из кислой соли получить среднюю, нужно добавить избыток щелочи:

KНСО 3 + KОН = K 2 СО 3 + Н 2 О.

Гидрокарбонаты разлагаются с образованием карбонатов при кипячении:

2KНСО 3 K 2 СО 3 + Н 2 О + СО 2 .

4. Свойства.

Кислые соли проявляют свойства кислот, взаимодействуют с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями.

Например:

2KНSO 4 + Mg = H 2 + MgSO 4 + K 2 SO 4 ,

2KHSO 4 + MgO = H 2 O + MgSO 4 + K 2 SO 4 ,

2KHSO 4 + 2NaOH = 2H 2 O + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 ,

2KHSO 4 + Cu(OH) 2 = 2H 2 O + K 2 SO 4 + CuSO 4 ,

2KHSO 4 + MgCO 3 = H 2 O + CO 2 + K 2 SO 4 + MgSO 4 ,

2KHSO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + K 2 SO 4 + 2HCl.

5. Задачи на кислые соли. Образование одной соли.

При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о возможности образования кислых солей, поэтому сначала составляют уравнения всех возможных реакций. После нахождения количеств реагирующих веществ делают вывод о том, какая соль получится, и решают задачу по соответствующему уравнению.

З а д а ч а 1. Через раствор, содержащий 60 г NaOH, пропустили 44,8 л СО 2 . Найти массу образовавшейся соли.

Р е ш е н и е

(NaOH) = m /M = 60 (г)/40 (г/моль) = 1,5 моль;

(СО 2) = V /V m = 44,8 (л)/22,4 (л/моль) = 2 моль.

Поскольку (NaOH) : (CO 2) = 1,5: 2 = 0,75: 1, то делаем вывод, что СО 2 в избытке, следовательно, получится кислая соль:

NaOH + CO 2 = NaHCO 3 .

Количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшего гидроксида натрия:

(NaHCO 3) = 1,5 моль.

m (NaHCO 3) = M = 84 (г/моль) 1,5 (моль) = 126 г.

Ответ: m (NaHCO 3) = 126 г.

З а д а ч а 2. Оксид фосфора(V) массой 2,84 г растворили в 120 г 9%-й ортофосфорной кислоты. Полученный раствор прокипятили, затем к нему добавили 6 г гидроксида натрия. Найти массу полученной соли.

Дано:	Найти: m (соли).
m (P 2 O 5) = 2,84 г,
m(р-ра)(H 3 PO 4) = 120 г,
(H 3 PO 4) = 9 %,
m (NaOH) = 6 г.

Р е ш е н и е

(P 2 O 5) = m /M = 2,84 (г)/142 (г/моль) = 0,02 моль,

следовательно, 1 (H 3 PO 4 получ.) = 0,04 моль.

m (H 3 PO 4) = m (р-ра) = 120 (г) 0,09 = 10,8 г.

2 (H 3 PO 4) = m /M = 10,8 (г)/98 (г/моль) = 0,11 моль,

(H 3 PO 4) = 1 + 2 = 0,11 + 0,04 = 0,15 моль.

(NaOH) = m /M = 6 (г)/40 (г/моль) = 0,15 моль.

Поскольку

(H 3 PO 4) : (NaOH) = 0,15: 0,15 = 1: 1,

то получится дигидрофосфат натрия:

(NaH 2 PO 4) = 0,15 моль,

m (NaH 2 PO 4) = M = 120 (г/моль) 0,15 (моль) = 18 г.

Ответ: m (NaH 2 PO 4) = 18 г.

З а д а ч а 3. Сероводород объемом 8,96 л пропустили через 340 г 2%-го раствора аммиака. Назовите соль, получившуюся в результате реакции, и определите ее массу.

Ответ: гидросульфид аммония,
m (NH 4 HS) = 20,4 г.

З а д а ч а 4. Газ, полученный при сжигании 3,36 л пропана, прореагировал с 400 мл 6%-го раствора гидроксида калия ( = 1,05 г/мл). Найти состав полученного раствора и массовую долю соли в полученном растворе.

Ответ: (KНСО 3) = 10,23 %.

З а д а ч а 5. Весь углекислый газ, полученный при сжигании 9,6 кг угля, пропустили через раствор, содержащий 29,6 кг гидроксида кальция. Найти массу полученной соли.

Ответ: m (Ca(HCO 3) 2) = 64,8 кг.

З а д а ч а 6. В 9,8 кг 20%-го раствора серной кислоты растворили 1,3 кг цинка. Найти массу полученной соли.

Ответ: m (ZnSO 4) = 3,22 кг.

6. Задачи на кислые соли. Образование смеси двух солей.

Это более сложный вариант задач на кислые соли. В зависимости от количества реагирующих веществ возможно образование смеси двух солей.

Например, при нейтрализации оксида фосфора(V) щелочью в зависимости от молярного соотношения реагентов могут образоваться следующие продукты:

P 2 O 5 + 6NaOH = 2Na 3 PO 4 + 3H 2 O,

(P 2 O 5):(NaOH) = 1:6;

P 2 O 5 + 4NaOH = 2Na 2 HPO 4 + H 2 O,

(P 2 O 5):(NaOH) = 1:4;

P 2 O 5 + 2NaOH + H 2 O = 2NaH 2 PO 4 ,

(P 2 O 5):(NaOH) = 1:2.

Следует помнить, что при неполной нейтрализации возможно образование смеси двух соединений. При взаимодействии 0,2 моль Р 2 О 5 с раствором щелочи, содержащим 0,9 моль NaOH, молярное соотношение находится между 1:4 и 1:6. В этом случае образуется смесь двух солей: фосфата натрия и гидрофосфата натрия.

Если раствор щелочи будет содержать 0,6 моль NaOH, то молярное соотношение будет другим: 0,2:0,6 = 1:3, оно находится между 1:2 и 1:4, поэтому получится смесь двух других солей: дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.

Эти задачи можно решать разными способами. Мы будем исходить из предположения, что одновременно происходят две реакции.

А л г о р и т м р е ш е н и я

1. Составить уравнения всех возможных реакций.

2. Найти количества реагирующих веществ и по их соотношению определить уравнения двух реакций, которые происходят одновременно.

3. Обозначить количество одного из реагирующих веществ в первом уравнении как х моль, во втором – у моль.

4. Выразить через х и у количества другого реагирующего вещества согласно молярным соотношениям по уравнениям.

5. Составить систему уравнений с двумя неизвестными.

З а д а ч а 1. Оксид фосфора(V), полученный при сжигании 6,2 г фосфора, пропустили через 200 г 8,4%-го раствора гидроксида калия. Какие вещества и в каких количествах получаются?

Дано:	Найти: 1 ; 2 .
m (P) = 6,2 г,
m (р-ра KОН) = 200 г,
(KОН) = 8,4 %.

Р е ш е н и е

(P) = m /M = 6,2 (г)/31 (г/моль) = 0,2 моль,

Ответ. ((NH 4) 2 HPO 4) = 43,8 %,
(NH 4 H 2 PO 4) = 12,8 %.

З а д а ч а 4. К 50 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 11,76 % прибавили 150 г раствора гидроксида калия с массовой долей 5,6 %. Найти состав остатка, полученного при выпаривании раствора.

Ответ: m (K 3 PO 4) = 6,36 г,
m (K 2 HPO 4) = 5,22 г.

З а д а ч а 5. Сожгли 5,6 л бутана (н.у.) и образовавшийся углекислый газ пропустили через раствор, содержащий 102,6 г гидроксида бария. Найти массы полученных солей.

Ответ: m (BaCO 3) = 39,4 г,
m (Ba(HCO 3) 2) = 103,6 г.

Основания

Основаниями называются соединения, содержащие в качестве аниона только гидроксид ионов ОН - . Число гидроксид ионов, способных замещаться кислотным остатком, определяет кислотность основания. В связи с этим основания бывают одно-, двух- и поликислотные однако к истинным основаниям чаще всего относят одно- и двухкислотные. Среди них следует выделить растворимые и не растворимые в воде основания. Учтите, что растворимые в воде и диссоциирующие при этом практически нацело основания называют щелочами (сильные электролиты). К ним относятся гидроксиды щелочных и щелочноземельных элементов и ни в коем случае раствор аммиака в воде.

Название основания начинается со слова гидроксид, после которого в родительном падеже приводится русское название катиона, а в круглых скобках указывается его заряд. Допускается перечисление количества гидроксид ионов с помощью приставок ди-, три-, тетра. Например: Mn(OH) 3 - гидроксид марганца (III) или тригидроксид марганца.

Обратите внимание на то, что между основаниями и основными оксидами существует генетическая связь: основным оксидам соответствуют основания. Поэтому катионы оснований чаще всего имеют заряд один или два, что соответствует низшим степеням окисления металлов.

Запомните основные способы получения оснований

1. Взаимодейетвие активных металлов с водой:

2Na + 2Н 2 О = 2NаОН + Н 2

Lа + 6Н 2 О = 2Lа(ОН) 3 + 3H 2

Взаимодействие основных оксидов с водой:

СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2

МgО + Н 2 О = Мg(ОН) 2 .

3. Взаимодействие солей со щелочами:

МnSO 4 + 2КОН = Mn(OH) 2 ↓ + K 2 SО 4

NH 4 С1 + NaOH = NaCl + NH 3 ∙ H 2 O

Nа 2 СO 3 + Са(ОН) 2 = 2NаОН + CaCO 3

MgOHCl + NaOH = Mg(OH) 2 + NaCl.

Электролиз водных растворов солей с диафрагмой:

2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + Н 2

Учтите, что в пункте 3 исходные реагенты необходимо подбирать таким образом, чтобы среди продуктов реакции было либо труднорастворимое соединение, либо слабый электролит.

Обратите внимание на то, что при рассмотрении химических свойств оснований условия проведения реакций зависят от растворимости основания.

1. Взаимодействие с кислотами:

NaOH + Н 2 SO 4 = NaHSO 4 + Н 2 O

2NaOH + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2Н 2 O

2Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = (MgOH) 2 SO 4 + 2H 2 O

Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + 2H 2 O

Mg(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Mg(HSO 4) 2 + 2H 2 O

2. Взаимодействие с кислотными оксидами:

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

Fe(OH) 2 + P 2 O 5 = Fe(PO 3) 2 + H 2 O

ЗFе(OH) 2 + P 2 O 5 = Fe 3 (PO 4) 2 + 2H 2 O

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами:

А1 2 O 3 + 2NaOH p +3H 2 O = 2Na

Al 2 O 3 + 2NaOH T = 2NaAlO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + Mg(OH) 2 = Mg(CrO 2) 2 + H 2 O

4. Взаимодействие с амфтерными гидроксидами:

Са(ОН) 2 + 2Al(ОН) 3 = Ca(AlO 2) 2 + 4H 2 O

3NaOH + Cr(ОН) 3 = Na 3

Взаимодействие с солями.

К реакциям, описанным в пункте 3 способов получения, следует добавить:

2ZnSO 4 + 2КОН = (ZnOH) 2 S0 4 + K 2 SO 4

NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2 O

BeSO 4 + 4NaOH = Na 2 + Na 2 SO 4

Cu(OH) 2 + 4NH 3 ∙H 2 O = (OH) 2 + 4H 2 O

6. Окисление до амфотерных гидроксидов или солей:

4Fe(ОН) 2 + O 2 + 2Н 2 O = 4Fe(OH) 3

2Сг(ОН) 2 + 2Н 2 O + Na 2 O 2 + 4NaOH = 2Na 3 .

7. Разложение при нагревании:

Са(OН) 2 = СаО + Н 2 О.

Учтите, что гидроксиды щелочных металлов, кроме лития, в таких реакциях не участвуют.

!!!Бывают ли щелочные осадки?!!! Да, бывают, однако они не столь распространены, как кислотные осадки, малоизвестны, а их влияние на объекты окружающей среды практически не исследовано. Тем не менее их рассмотрение заслуживает внимания.

Происхождение щелочных осадков можно объяснить следующим образом.

СаСО 3 →СаО + СO 2

В атмосфере оксид кальция соединяется с водяными парами при их конденсации, с дождем или мокрым снегом, образуя при этом гидроксид кальция:

CaO + H 2 O →Ca(OH) 2 ,

который и создает щелочную реакцию атмосферных осадков. В дальнейшем возможно взаимодействие гидроксида кальция с углекислым газом и водой с образованием карбоната и гидрокарбоната кальция:

Са(ОН) 2 + СO 2 → СаСO 3 + Н 2 О;

СаСО 3 + СO 2 + H 2 O → Са(НС0 3) 2 .

Химический анализ дождевой воды показал, что в ней в незначительном количестве присутствуют сульфат- и нитрат-ионы (порядка 0,2 мг/л). Как известно, причиной кислотного характера осадков являются серная и азотная кислоты. В то же время наблюдается большое содержание катионов кальция (5-8 мг/л) и гидрокарбонат-ионов, содержание которых в районе предприятий строительного комплекса в 1,5-2 раза больше, чем в других районах города, и составляет 18-24 мг/л. Это показывает, что в образовании локальных щелочных осадков главную роль играет карбонатно-кальциевая система и происходящие в ней процессы, о чем было сказано выше.

Щелочные осадки оказывают влияние на растения, отмечаются изменения в фенотипическом строении растений. Наблюдаются следы «ожогов» на листовых пластинках, белый налет на листьях и угнетенное состояние травянистых растений.

Видеоурок 1: Классификация неорганических солей и их номенклатура

Видеоурок 2: Способы получения неорганических солей. Химические свойства солей

Лекция: Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных; комплексных (на примере соединений алюминия и цинка)

Характеристика солей

Соли – это такие химические соединения, состоящие из катионов металлов (или аммония) и кислотных остатков.

Соли так же следует рассматривать в виде продукта взаимодействия кислоты и основания. В итоге данного взаимодействия, могут образовываться:

нормальные (средние),

• основные соли.

Нормальные соли образуются при достаточном для полного взаимодействия количестве кислоты и основания. К примеру:

Н 3 РО 4 + 3КОН → К 3 РО 4 + 3Н 2 О.

Названия нормальных солей состоят из двух частей. В начале называется анион (кислотный остаток), затем катион. Например: хлорид натрия - NaCl, сульфат железа(III) - Fe 2 (SО 4) 3 , карбонат калия - K 2 CO 3 , фосфат калия - K 3 PO 4 и др.

Кислые соли образуются при избытке кислоты и недостаточном количестве щелочи, потому как при этом катионов металла становится недостаточно для замещения всех катионов водорода, имеющихся в молекуле кислоты. К примеру:

Н 3 РО 4 + 2КОН = К 2 НРО 4 + 2Н 2 О;

Н 3 РО 4 + КОН = КН 2 РО 4 + Н 2 О.

В составе кислотных остатков данного вида солей вы всегда увидите водород. Кислые соли всегда возможны для многоосновных кислот, а для одноосновных нет.

В названиях кислых солей ставится приставка гидро- к аниону. Например: гидросульфат железа(III)- Fe(HSO 4) 3 , гидрокарбонат калия - KHCO 3 , гидрофосфат калия - K 2 HPO 4 и др.

Основные соли образуются при избытке основания и недостаточном количестве кислоты, потому как в данном случае анионов кислотных остатков недостаточно для полного замещения гидроксогрупп, имеющихся в основании. К примеру:

Cr(OH) 3 + HNO 3 → Cr(OH) 2 NO 3 + H 2 O;

Cr(OH) 3 + 2HNO 3 → CrOH(NO 3) 2 + 2H 2 O.

Таким образом основные соли в составе катионов содержат гидроксогруппы. Основные соли возможны для многокислотных оснований, а для однокислотных нет. Некоторые основные соли способны самостоятельно разлагаться, при этом выделяя воду, образуя оксосоли, обладающие свойствами основных солей. К примеру:

Sb(OH) 2 Cl → SbOCl + H 2 O;

Bi(OH) 2 NO 3 → BiONO 3 + H 2 O.

Название основных солей строится следующим образом: к аниону добавляется приставка гидроксо- . Например: гидроксосульфат железа(III) - FeOHSO 4 , гидроксосульфат алюминия - AlOHSO 4 , дигидроксохлорид железа (III) - Fe(OH) 2 Cl и др.

Многие соли, находясь в твердом агрегатном состоянии, являются кристаллогидратами: CuSO4.5H2O; Na2CO3.10H2O и т.д.

Химические свойства солей

Соли – это достаточно твердые кристаллические вещества, имеющие ионную связь между катионами и анионами. Свойства солей обусловлены их взаимодействием с металлами, кислотами, основаниями и солями.

Типичные реакции нормальных солей

С металлами реагируют хорошо. При этом, более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей. К примеру:

Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu;

Cu + Ag 2 SO 4 → CuSO 4 + 2Ag.

С кислотами, щелочами и другими солями реакции проходят до конца, при условии образования осадка, газа или малодиссоциируемых соединений. Например, в реакциях солей с кислотами образуются такие вещества, как сероводород H 2 S – газ; сульфат бария BaSO 4 – осадок; уксусная кислота CH 3 COOH – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение. Вот уравнения данных реакций:

K 2 S + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + H 2 S;

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HCl;

CH 3 COONa + HCl → NaCl + CH 3 COOH.

В реакциях солей со щелочами образуются такие вещества, как гидроксид никеля (II) Ni(OH) 2 – осадок; аммиак NH 3 – газ; вода H 2 О – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение:

NiCl 2 + 2KOH → Ni(OH) 2 + 2KCl;

NH 4 Cl + NaOH → NH 3 +H 2 O +NaCl.

Соли реагируют между собой, если образуется осадок:

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 → 2NaNO 3 + CaCO 3 .

Или в случае образования более устойчивого соединения:

Ag 2 CrO 4 + Na 2 S → Ag 2 S + Na 2 CrO 4 .

В этой реакции из кирпично-красного хромата серебра образуется черный сульфид серебра, ввиду того, что он является более нерастворимым осадком, чем хромат.

Многие нормальные соли разлагаются при нагревании с образованием двух оксидов – кислотного и основного:

CaCO 3 → СаО + СО 2 .

Нитраты разлагаются другим, отличным от остальных нормальных солей образом. При нагревании нитраты щелочных и щелочноземельных металлов выделяют кислород и превращаются в нитриты:

2NaNО 3 → 2NaNО 2 + О 2 .

Нитраты почти всех других металлов разлагаются до оксидов:

2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2 .

Нитраты некоторых тяжелых металлов (серебра, ртути и др) разлагаются при нагревании до металлов:

2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + О 2 .

Особое положение занимает нитрат аммония, который до температуры плавления (170 о С) частично разлагается по уравнению:

NH 4 NO 3 → NH 3 + HNO 3 .

При температурах 170 - 230 о С, по уравнению:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O.

При температурах выше 230 о С - со взрывом, по уравнению:

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O.

Хлорид аммония NH 4 Cl разлагается с образованием аммиака и хлороводорода:

NH 4 Cl → NH 3 + НCl.

Типичные реакции кислых солей

Они вступают во все те реакции, в которые вступают кислоты. Со щелочами реагируют следующим образом, если в составе кислой соли и щелочи имеется один и тот же металл, то в результате образуется нормальная соль. К примеру:

NаHCO 3 + NаOH → Nа 2 CO 3 + H 2 O .

Если же щелочь содержит другой металл, то образуются двойные соли. Пример образования карбоната лития - натрия:

NаHCO 3 + LiOH → Li NаCO 3 + H 2 O .

Типичные реакции основных солей

Данные соли вступают в те же реакции, что и основания. С кислотами реагируют следующим образом, если в составе основной соли и кислоты имеется один и тот же кислотный остаток, то в результате образуется нормальная соль. К примеру:

Cu(OH )Cl + HCl → CuCl 2 + H 2 O .

Если же кислота содержит другой кислотный остаток, то образуются двойные соли. Пример образования хлорида меди - брома:

Cu(OH )Cl + HBr → CuBr Cl + H 2 O .

Комплексные соли

Комплексное соединение - соединение, в узлах кристаллической решетки которого содержатся комплексные ионы.

Рассмотрим комплексные соединения алюминия - тетрагидроксоалюминаты и цинка - тетрагидроксоцинкаты. В квадратных скобках формул данных веществ указываются комплексные ионы.

Химические свойства тетрагидроксоалюмината натрия Na и тетрагидроксоцинката натрия Na 2 :

1. Как и все комплексные соединения выше названные вещества диссоциируются:

• Na → Na + + - ;
• Na 2 → 2Na + + - .

Имейте ввиду, что дальнейшая диссоциация комплексных ионов невозможна.

2. В реакциях с избытком сильных кислот образуют две соли. Рассмотрим реакцию тетрагидроксоалюмината натрия с разбавленным раствором хлороводорода:

• Na + 4HCl → AlCl 3 + NaCl + H 2 O .

Мы видим образование двух солей: хлорида алюминия, хлорида натрия и воды. Подобная реакция произойдет и в случае с тетрагидроксоцинкатом натрия.

3. Если же сильной кислоты будет недостаточно, допустим вместо 4 HCl мы взяли 2 HCl, то соль образует наиболее активный металл, в данном случае натрий активнее, значит образуется хлорид натрия, а образовавшиеся гидроксиды алюминия и цинка выпадут в осадок. Этот случай рассмотрим на уравнении реакции с тетрагидроксоцинкатом натрия:

Na 2 + 2HCl → 2NaCl + Zn (OH) 2 ↓ +2H 2 O .

Известно большое число реакций, приводящих к образованию солей. Приведем наиболее важные из них.

1. Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации):

N аОН + Н NO 3 = N а NO 3 + Н 2 О

Al (OH ) 3 + 3НС1 = AlCl 3 + 3Н 2 О

2. Взаимодействие металлов с кислотами:

F е + 2 HCl = FeCl 2 + Н 2 

Zn + Н 2 S О 4 разб. = ZnSO 4 + Н 2 

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами:

С uO + Н 2 SO 4 = С uSO 4 + Н 2 О

ZnO + 2 HCl = Zn С l 2 + Н 2 О

4. Взаимодействие кислот с солями:

FeCl 2 + H 2 S = FeS  + 2 HCl

AgNO 3 + HCI = AgCl  + HNO 3

Ba(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4  + 2HNO 3

5. Взаимодействие растворов двух различных солей:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = Ва SO 4  + 2N аС l

Pb(NO 3 ) 2 + 2NaCl = Р b С 1 2  + 2NaNO 3

6. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами (щелочей с амфотерными оксидами):

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3  + Н 2 О,

2 N аОН (тв.) + ZnO Na 2 ZnO 2 + Н 2 О

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

Са O + SiO 2 Са SiO 3

Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2К + С1 2 = 2КС1

F е + S F е S

9. Взаимодействие металлов с солями.

Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Hg + Cu(NO 3 ) 2

Pb(NO 3 ) 2 + Zn = Р b + Zn(NO 3 ) 2

10. Взаимодействие растворов щелочей с растворами солей

CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaCl

NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

1. Применение солей.

Ряд солей являются соединениями необходимыми в значительных количествах для обеспечения жизнедеятельности животных и растительных организмов (соли натрия, калия, кальция, а также соли, содержащие элементы азот и фосфор). Ниже, на примерах отдельных солей, показаны области применения представителей данного класса неорганических соединений, в том числе, в нефтяной промышленности.

N аС1 - хлорид натрия (соль пищевая, поваренная соль). О широте использования этой соли говорит тот факт, что мировая добыча этого вещества составляет более 200 млн. т.

Эта соль находит широкое применение в пищевой промышленности, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, кальцинированной соды (Na 2 CO 3 ). Хлорид натрия находит разнообразное применение в нефтяной промышленности, например, как добавка в буровые растворы для повышения плотности, предупреждения образования каверн при бурении скважин, как регулятор сроков схватывания цементных тампонажных составов, для понижения температуры замерзания (антифриз) буровых и цементных растворов.

КС1 - хлорид калия. Входит в состав буровых растворов, способствующих сохранению устойчивости стенок скважин в глинистых породах. В значительных количествах хлорид калия используется в сельском хозяйстве в качестве макроудобрения.

Na 2 CO 3 - карбонат натрия (сода). Входит в состав смесей для производства стекла, моющих средств. Реагент для увеличения щелочности среды, улучшения качества глин для глинистых буровых растворов. Используется для устранения жесткости воды при ее подготовке к использованию (например, в котлах), широко используется для очистки природного газа от сероводорода и для производства реагентов для буровых и тампонажных растворов.

Al 2 (SO 4 ) 3 - сульфат алюминия. Компонент буровых растворов, коагулянт для очистки воды от тонкодисперсных взвешенных частиц, компонент вязкоупругих смесей для изоляции зон поглощения в нефтяных и газовых скважинах.

N а 2 В 4 О 7 - тетраборат натрия (бура). Является эффективным реагентом - замедлителем схватывания цементных растворов, ингибитором термоокислительной деструкции защитных реагентов на основе эфиров целлюлозы.

B а S О 4 - сульфат бария (барит, тяжелый шпат). Используется в качестве утяжелителя (  4,5 г/см 3) буровых и тампонажных растворов.

Fе 2 SO 4 - сульфат железа (П) (железный купорос). Используется для приготовления феррохромлигносульфоната - реагента-стабилизатора буровых растворов, компонент высокоэффективных эмульсионных буровых растворов на углеводородной основе.

F еС1 3 - хлорид железа (Ш). В сочетании со щелочью используется для очистки воды от сероводорода при бурении скважин водой, для закачки в сероводородсодержащие пласты с целью снижения их проницаемости, как добавка к цементам с целью повышения их стойкости к действию сероводорода, для очистки воды от взвешенных частиц.

CaCO 3 - карбонат кальция в виде мела, известняка. Является сырьем для производства негашеной извести СаО и гашеной извести Ca(OH) 2 . Используется в металлургии в качестве флюса. Применяется при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителя и наполнителя буровых растворов. Карбонат кальция в виде мрамора с определенным размером частиц применяется в качестве расклинивающего агента при гидравлическом разрыве продуктивных пластов с целью повышения нефтеотдачи.

CaSO 4 - сульфат кальция. В виде алебастра (2СаSО 4 · Н 2 О) широко используется в строительстве, входит в состав быстротвердеющих вяжущих смесей для изоляции зон поглощений. При добавке к буровым растворам в виде ангидрита (СаSО 4) или гипса (СаSО 4 · 2Н 2 О) придает устойчивость разбуриваемым глинистым породам.

CaCl 2 - хлорид кальция. Используется для приготовления буровых и тампонажных растворов для разбуривания неустойчивых пород, сильно снижает температуру замерзания растворов (антифриз). Применяется для создания растворов высокой плотности, не содержащих твердой фазы, эффективных для вскрытия продуктивных пластов.

N а 2 Si О 3 - силикат натрия (растворимое стекло). Используется для закрепления неустойчивых грунтов, для приготовления быстросхватывающихся смесей для изоляции зон поглощений. Применяется в качестве ингибитора коррозии металлов, компонента некоторых буровых тампонажных и буферных растворов.

AgNO 3 - нитрат серебра. Используется для химического анализа, в том числе пластовых вод и фильтратов буровых растворов на содержание ионов хлора.

Na 2 SO 3 - сульфит натрия. Используется для химического удаления кислорода (деаэрация) из воды в целях борьбы с коррозией при закачке сточных вод. Для ингибирования термоокислительной деструкции защитных реагентов.

Na 2 Cr 2 О 7 - бихромат натрия. Используется в нефтяной промышленности в качестве высокотемпературного понизителя вязкости буровых растворов, ингибитора коррозии алюминия, для приготовления ряда реагентов.

1. Соли являются электролитами.

В водных растворах соли диссоциируют на положительно заряженные ионы (катионы) металлов и отрицательно заряженные ионы (анионы) кислотных остатков.

Например , при растворении кристаллов хлорида натрия в воде положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора, из которых образована кристаллическая решётка этого вещества, переходят в раствор:

NaCl → Na + + Cl − .

При электролитической диссоциации сульфата алюминия образуются положительно заряженные ионы алюминия и отрицательно заряженные сульфат-ионы:

Al 2 SO 4 3 → 2 Al 3 + + 3 SO 4 2 − .

2. Соли могут взаимодействовать с металлами.

В ходе реакции замещения, протекающей в водном растворе, химически более активный металл вытесняет менее активный.

Например , если кусочек железа поместить в раствор сульфата меди, он покрывается красно-бурым осадком меди. Раствор постепенно меняет цвет с синего на бледно-зелёный, поскольку образуется соль железа(\(II\)):

Fe + Cu SO 4 → Fe SO 4 + Cu ↓ .

Видеофрагмент:

При взаимодействии хлорида меди(\(II\)) с алюминием образуются хлорид алюминия и медь:
2 Al + 3Cu Cl 2 → 2Al Cl 3 + 3 Cu ↓ .

3. Соли могут взаимодействовать с кислотами.

Протекает реакция обмена, в ходе которой химически более активная кислота вытесняет менее активную.

Например , при взаимодействии раствора хлорида бария с серной кислотой образуется осадок сульфата бария, а в растворе остаётся соляная кислота:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → Ba SO 4 ↓ + 2 HCl .

При взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой образуются хлорид кальция и угольная кислота, которая тут же разлагается на углекислый газ и воду:

Ca CO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ⏟ H 2 CO 3 .

Видеофрагмент:

4. Растворимые в воде соли могут взаимодействовать со щелочами.

Реакция обмена возможна в том случае, если в результате хотя бы один из продуктов является практически нерастворимым (выпадает в осадок).

Например , при взаимодействии нитрата никеля(\(II\)) с гидроксидом натрия образуются нитрат натрия и практически нерастворимый гидроксид никеля(\(II\)):
Ni NO 3 2 + 2 NaOH → Ni OH 2 ↓ + 2Na NO 3 .

Видеофрагмент:

При взаимодействии карбоната натрия (соды) с гидроксидом кальция (гашёной известью) образуются гидроксид натрия и практически нерастворимый карбонат кальция:
Na 2 CO 3 + Ca OH 2 → 2NaOH + Ca CO 3 ↓ .

5. Растворимые в воде соли могут вступать в реакцию обмена с другими растворимыми в воде солями, если в результате образуется хотя бы одно практически нерастворимое вещество.

Например , при взаимодействии сульфида натрия с нитратом серебра образуются нитрат натрия и практически нерастворимый сульфид серебра:
Na 2 S + 2Ag NO 3 → Na NO 3 + Ag 2 S ↓ .

Видеофрагмент:

При взаимодействии нитрата бария с сульфатом калия образуются нитрат калия и практически нерастворимый сульфат бария:
Ba NO 3 2 + K 2 SO 4 → 2 KNO 3 + BaSO 4 ↓ .

6. Некоторые соли при нагревании разлагаются.

Причём химические реакции, которые протекают при этом, можно условно разделить на две группы:

• реакции, в ходе которых элементы не изменяют степень окисления,
• окислительно-восстановительные реакции.

A. Реакции разложения солей, протекающие без изменения степени окисления элементов.

В качестве примеров таких химических реакций рассмотрим, как протекает разложение карбонатов.

При сильном нагревании карбонат кальция (мел, известняк, мрамор) разлагается, образуя оксид кальция (жжёную известь) и углекислый газ:
CaCO 3 ⇄ t ° CaO + CO 2 .

Видеофрагмент:

Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) при небольшом нагревании разлагается на карбонат натрия (соду), воду и углекислый газ:
2 NaHCO 3 ⇄ t ° Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 .

Видеофрагмент:

Кристаллогидраты солей при нагревании теряют воду. Например, пентагидрат сульфата меди(\(II\)) (медный купорос), постепенно теряя воду, превращается в безводный сульфат меди(\(II\)):
CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O → t ° Cu SO 4 + 5 H 2 O .

При обычных условиях образовавшийся безводный сульфат меди можно превратить в кристаллогидрат:
CuSO 4 + 5 H 2 O → Cu SO 4 ⋅ 5 H 2 O

Видеофрагмент:

Разрушение и образование медного купороса