Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы»




НазваниеПояснительная записка Пособие для студентов «Растворы»
страница7/9
Дата30.11.2012
Размер0.58 Mb.
ТипПояснительная записка
1   2   3   4   5   6   7   8   9

11. Диссоциация оснований, кислот и солей.

Мы уже говорили, что на ионы могут распадаться только соединения, молекулы которых построены по ион­ному или полярному типу связи, рассматривая это напримере NaCl и НС1. Что касается неполярных молекул, то они в водных растворах на ионы не распадаются.

Однако нередко встречаются вещества, в молекулах которых наблюдаются оба типа связи, например в молеку­ле едкого натра NaOH металл натрий связан с гидроксо-группой ионной связью, а водород с кислородом — кова-лентной. В молекуле серной кислоты H2S04 связь водорода с кислотным остатком более полярна, чем связь серы с кис­лородом. В молекуле нитрата алюминия A1(N03)3 алюми­ний связан с кислотным остатком ионной связью, а атомы азота с атомами кислорода — ковалентной. В таких слу­чаях распад молекулы на ионы происходит по месту ион­ной или наиболее полярной связи. Остальные связи не рас­щепляются.

Из сказанного следует, что ионами могут быть не толь­ко отдельные атомы, но и группы атомов. Например, гидроксил при диссоциации образует один анион ОН, кото­рый называется гидроксид-ионом. Кислотный остаток SO4 образует двухзарядный анион — сульфат-ион.

Теперь можно рассмотреть, на какие ионы диссоции­руют вещества, относящиеся к разным классам неоргани­ческих соединений. Подобно уравнениям химических реак­ций, уравнения диссоциации также можно записывать. Например, распад на ионы едкого натра записывают так:

NaOH —> Na+ + ОН-.

Определение оснований в свете теории электролитиче­ской диссоциации будет следующим: основаниями являют­ся такие электролиты, которые диссоциируют в растворе с образованием только катиона металла и гидроксид-анио­нов.

Вместо знака равенства в таких уравнениях, как пра­вило, ставят знак обратимости чтобы показать, что диссоциация-—процесс обратимый и при удалении раст­ворителя может протекать в обратную сторону.

Гидроксид кальция диссоциирует по уравнению:

Са(ОН)2 —СаОН+ + ОН-

т. е. сначала отделяется один ион ОН- и образуется гидроксо-ион СаОН+, а затем диссоциация идет глубже:

СаОН+ Са2++ ОН-

Суммарно процесс выражается уравнением:

Са(ОН)2→ Са2+ + 20Н-

Для проверки правильности записи следует подсчитать суммарный положительный заряд катионов и суммарный от­рицательный заряд анионов. Они должны быть равны по абсолютной величине. В данном случае сумма положи­тельных зарядов +2, а отрицательных -2.

Кислотами являются электролиты, дис­социирующие в растворах с образованием в качестве ка­тионов только ионов водорода.

Распад на ионы кислот, как уже было сказано, про­исходит по наиболее полярной связи, т. е. между атомом водорода и кислотным остатком. Например, процесс дис­социации азотной кислоты выражается уравнением:

HN03 = Н+ + NO3-

У многоосновных кислот диссоциация протекает сту­пенчато, например у Н2С03:

Н2С03 →Н+ + НСО3-

НСОз - →Н+ + СО32-

При ступенчатой диссоциации распад сильно уменьша­ется от ступени к ступени, а на последней ступени он обычно очень невелик.

Солями называют электролиты, обра­зующие при диссоциации в качестве катионов ионы метал­ла, а в качестве анионов - ионы кислотного остатка.

Поскольку в молекулах солей между атомами металла и кислотным остатком существует ионная связь, соли дис­социируют соответственно с образованием катионов метал­ла и анионов кислотного остатка, например: A12(S04)3 = 2Al3+ + 3SO42-


Вопросы для самоподготовки по теме «Электролитическая диссоциация»


1. Чем отличается электролит от неэлектролита по типу химической связи и по поведению в растворе?

2. Почему для процесса электролитической диссоциации необхо­димо, чтобы растворитель имел дипольные молекулы, а электролит — ионный или полярный характер химической связи?

3. Почему вещества с неполярными молекулами не могут быть электролитами?

4. Сформулируйте, что такое электролитическая диссоциация. Вы­учите определение наизусть.

5. Что такое ионы?

6. Чем ионы отличаются от нейтральных атомов?

7. Какие ионы называются катионами, какие — анионами и по­чему?

8. Как отличить в записи ион от нейтрального атома (приведите примеры)?

9. Назовите следующие ионы: Fe2+, Fe3+, К+, Br-.

10. Напишите уравнения диссоциации следующих оснований, про­верив предварительно по таблице растворимости, хорошо ли они дис­социируют: гидроксид бария, гидроксид железа, гидроксид калия, гид­роксид стронция, гидроксид цинка, гидроксид лития.

11. Напишите уравнения диссоциации следующих кислот: серной, фосфорной, сероводородной, сернистой, соляной. Для двухосновных и многоосновных кислот пишите уравнения по ступеням.

12. Напишите уравнения диссоциации следующих средних солей: фосфата натрия, нитрата магния, хлорида алюминия, силиката калия, карбоната натрия, сульфида калия, нитрата меди (П), хлорида железа(Ш).


III. Химические реакции в водных растворах. Реакции между ионами. Ионные уравнения

  1. Ионные реакции.

Поскольку электролиты в растворах распадаются на ионы, то и реакции электролитов должны происходить между ионами.

Взаимодействие ионов в растворе называется ионной реакцией.

С участием ионов могут протекать как обменные, так и окислительно-восстановительные реакции. Рассмотрим об­менные реакции электролитов в растворе, например взаи­модействие между двумя солями:

NaСl + AgNO3 = AgCl + NaN03

Хлорид натрия и нитрат серебра как сильные электро­литы диссоциируют на ионы:

NaCl→ Na++ Сl-

AgN03→ Ag+ +NO3-,

поэтому левую часть равенства можно записать так:

Na+ + Cl- + Ag+ + NO3-→…

Рассмотрим полученные в результате реакции вещества. AgCl- вещество нерастворимое, поэтому оно не будет диссоциировать на ионы, a NaN03 -соль растворимая, прекрасно диссоциирует на ионы по схеме:

NaN03→ Na+ + NO3-

NaN03 — сильный электролит, поэтому правая часть равенства пишется так:

…→Na++ NO3- + AgCl

Уравнение в целом будет иметь следующий вид:

Na+ + Сl- + Ag++ NO3- = Na+ + NO3- + AgCl

Такое уравнение называется полным ионным уравне­нием. Сокращая в этом уравнении подобные члены, получаем сокращенное ионное уравнение:

Ag+ + Сl-→ AgCl

2. Последовательность составления ионного уравнения:

1. Пишут в ионном виде формулы исходных продуктов (тех, которые диссоциируют).

2. Пишут в ионном виде формулы полученных продук­тов (тех, которые диссоциируют).

3. Проверяют, совпадает ли по абсолютной величине общее число положительных и отрицательных заря­дов ионов в левой части равенства, а затем в правой.

4. Проверяют, совпадает ли число одноименных ионов в левой и правой частях равенства (учитывая атомы, входящие в состав недиссоциирующего вещества).

5. Для составления сокращенного ионного уравнения находят в левой и правой частях уравнения подоб­ные члены с одинаковыми знаками и исключают их из уравнения, а затем записывают полученное сокра­щенное ионное уравнение.

Реакции обмена протекают до конца при следующих условиях:

1) если образуется осадок

2) если выделяется газ

3) если образуется вода.


3. Основания. Классификация. Состав и свойства.


Основаниями называются электро­литы, диссоциирующие в водных растворах с образо­ванием в качестве катионов ионов металла, а в качестве анионов — только гидроксид-ионов. Например:

NaOH = Na+ + ОН-

Са(ОН)2 = Са2+ + 20Н-


Классификация оснований по числу гидроксильных групп:


Однокислотные

Двухкислотные

Многокислотные

NaOH, AgOH


Са(ОН)2, Сu (ОН) 2

А1(ОН)3, Fe(OH)3


Классификация оснований по растворимости в воде:


Растворимые

Нерастворимые

NaOH,, Са(ОН)2 (малорастворим), КОН, Ва(ОН)2 и другие основания, образован­ные металлами главных подгрупп I и II групп, кроме Ве(ОН)2

Си (ОН) 2, Fe(OH)3, Fe(OH)2 и др.


Растворимые основания являются сильными электро­литами и носят название сильных оснований. Гидроксиды металлов главной подгруппы I группы являются наиболее сильными и в некоторых случаях носят название едких ще­лочей, например едкий натр NaOH, едкое кали КОН. Из­редка встречается название «едкий барит» Ва(ОН)2, не­смотря на то, что барий — металл II группы. Обычно осно­вания называют гидроксидами, например гидроксид каль­ция, гидроксид лития. Если металл может иметь в соеди­нениях разную степень окисления, то она проставляется рядом в скобках римской цифрой, например гидроксид меди (II), гидроксид железа (III) и т.д.

Основания являются твердыми веществами. Щелочи— это кристаллические вещества белого цвета, химически весьма стойкие, поэтому в хорошо закрытой посуде их мож­но долго хранить в лаборатории.

Едкие щелочи при попадании на кожу могут причинить сильные ожоги, поэтому кристаллические щелочи следует брать не руками, а только щипцами или пинцетом. При по­падании на кожу раствора щелочи необходимо прежде всего омыть раствор до исчезновения ощущения мылкости большим количеством воды, а затем нейтрализовать рас­твором борной кислоты.

Рассмотрим химические свойства оснований:

1. Растворимые основа­ния действуют на индика­торы. «Индикатор» в пере­воде значит указатель, определитель. С помощью вещества-индикатора опре­деляют, что имеется в из­бытке в данном растворе — кислота или щелочь. Изме­нение цвета индикатора дает ответ на этот вопрос. Мы здесь будет говорить о трех индикаторах: лакмусе, ко­торый в нейтральной среде (вода) имеет фиолетовую окраску, о фенолфталеине (в нейтральной среде бес­цветен), о метиловом оран­жевом (в нейтральной сре­де желтый). В щелочах лакмус синеет, фенолфтале­ин становится малиновым, а метиловый оранжевый становится желтым.

Однозначное действие на индикаторы всех раствори­мых оснований объясняется наличием в их растворах большой концентрации гидроксид-иона ОН-.Такие рас­творы называют щелочными.

2. Растворимые основа­ния (условимся в дальней­шем именовать их щелоча­ми) могут вступать во взаи­модействие с кислотными оксидами:

Са(ОН)2 + С02 = СаСОз + Н2О

Са2+ + 20Н- + С02 = СаС03 + Н2О

3. Все основания могут вступать в реакцию с кисло­тами. При этом образуются соль и вода. Реакция между основаниями и кислотами, в процессе которой образуются нейтральная соль и вода, называется реакцией нейтрали­зации):

NaOH + HNO3 = NaN03+ Н20

Na+ + ОН- + Н+ + NO3 = Na++ NO3- + H20

H+ + ОН-2О

Поскольку щелочи и кис­лоты являются веществами главным образом бесцвет­ными, а в процессе реакции образуются также бесцвет­ные вещества, то реакцию между ними следует прово­дить в присутствии индика­тора, который поможет об­наружить наличие реакции. На этой реакции в количе­ственном анализе основан метод нейтрализации.

4. Щелочи могут реаги­ровать с растворимыми со­лями. При этом образуют­ся новая соль и нераствори­мое основание:

FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl

Fe3+ + ЗСl- + 3Na+ + ЗОН- = Fe(OH)3↓ + 3Na+ + ЗСl-

3+ + ЗОН- = Fe(OH)3


Cu(OH)2 + 2HC1 = CuCl2 + 2Н2О

Cu(OH)2 + 2H+ + 2Сl- = Сu2+ + 2Сl-+ 2H20

Cu(OH)2 + 2H+= Cu2+ + 2H20

Нерастворимые основа­ния под действием кислот растворяются. Это является

достаточно ярким признаком реакции

4. Нерастворимые осно­вания с солями не реаги­руют

5. Многие основания, особенно нерастворимые, могут разлагаться на основной оксид и воду:

Cu(OH)2 = СuО + Н20

Нерастворимые основания постепенно разлагаются даже при обычных условиях, а растворимые — только при сильном прокаливании. Что касается едких щелочей NaOH, КОН и др., то они практически совсем не подвержены раз­ложению.


4. Кислоты. Классификация. Состав и свойства.

Кислотами называются электролиты, диссоциирующие в водных растворах с образованием в качестве катионов только ионов водорода, а в качестве анионов — анионы кислотного остатка.


Например, диссоциация азотной кислоты выражается следующим равенством:

HNO→Н+ + NO3-


Названия кислот зависят от названия центрального атома, образующего кислоту, например:

H2S04— серная кислота,

HN03 — азотная кислота.


Классификация кислот по составу


Кислородные кислоты


Бескислородные кислоты

формула



название



формула


название


H24


Серная


НС1


Соляная


HNО3

Азотная


H2S


Сероводородная


Н2СО3

Угольная


НВг


Бромоводородная


Н3РО4

Фосфорная


HI


йодоводородная


H23


Сернистая


HF

Фтороводородная


H2SiО3


Кремниевая


HBr

Бромоводородная


Классификация кислот по основности


Одноосновные кислоты

Двухосновные кислоты

Многоосновные

кислоты

НСl

H24

Н3Р04

HNO3

Н2СО3




НВг

H23




HI

H2SiО3





Если элемент образует две или несколько кислот, то названия отличаются друг от друга окончаниями: H2S04— серная кислота (сера в высшей положительной степени окисления), H2S03—сернистая кислота (сера в низшей положительной степени окисления).

Среди кислот лишь кислородные кислоты имеют соот­ветствующие ангидриды. Например, серной кислоте H24 соответствует серный ангидрид SО3, фосфорной кислоте-Н3РО4 — фосфорный ангидрид Р2 О5 и т. д.

Если кислота бескислородная, то к названию элемен­та добавляется окончание «водородный»: H2S — сероводо­родная кислота, НВг — бромоводородная кислота и т. д.

Бескислородные кислоты представляют собой летучие-водородные соединения элементов главных подгрупп VI— VII группы, растворенные в воде. Ангидридов эти кисло­ты, естественно, не имеют. Они также не могут быть вы­делены в безводном состоянии.

По степени диссоциации кислоты разделяют на силь­ные, средние и слабые Классификация кислот по степени диссоциации:


Сильные кислоты

Средние кислоты

Слабые кислоты

HC1

Н3Р04

H2SiО3

HNО3

H23

Н2С О3

H24




H2S


По физическим свойствам большая часть минеральных кислот представляет собой жидкости. Имеется и твердая кислота — фосфорная. Это кристаллическое вещество

Кислородные и бескислородные кислоты обладают об­щими химическими свойствами.

1. Кислоты действуют на индикаторы. Лакмус в кис­лотах становится розовым, фенолфталеин остается бес­цветным, а метиловый оранжевый становится красным. Оди­наковое действие кислот на индикаторы объясняется по­вышенной концентрацией ионов водорода в растворе в связи с диссоциацией кислот.

2. Кислоты вступают в реакцию с металлами:

Zn + 2НС1 = ZnCl2 + H2

Реакция с выделением водорода происходит лишь в том случае, если кислота сильная (кроме азотной) и если вступающий в реакцию металл активнее водорода и по­этому может вытеснять его из кислот.

Для того чтобы определить, достаточно ли активен ме­талл, пользуются электрохимическим рядом напряжений металлов. Впервые этот ряд был составлен эксперименталь­ным путем и изучен русским ученым Н. И. Бекетовым (см. «Электрохимический ряд напряжений металлов»).

Металлы в этом ряду расположены в порядке убыва­ния их активности. Это связано с энергией, необходимой для отрыва валентных электронов. Чем активнее металл, тем легче он отдает электроны, тем меньшая энергия для этого требуется. Все металлы, стоящие в этом ряду левее водорода, активнее его и могут восстанавливать его из кислот. Все металлы, стоящие правее водорода, имеют малую активность и водород из кислот не восстанавли­вают.

3.Кислоты могут вступать в реакцию с основными ок­сидами:

Fe2О3 + 3H24 = Fe2(SО4)3 + 3H2О

Fe2О3 + 6Н+ + 3SO42- = 2Fe3++ 3SО42- + 3H20

Fe2О3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2О


4. Кислоты реагируют с любыми основаниями (реакция нейтрализации):

Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н20

Са2+ + 20Н- + 2Н+ + 2Сl- = Са2+ + 2Сl- + 2Н20

Н+ + ОН- = Н2О

5. Кислоты вступают в реакцию с солями в том слу­чае, если при этом образуется нерастворимый в кислотах осадок или если реагирующая кислота сильнее, чем кис­лота, образовавшая соль. Первому условию удовлетворяет реакция:

AgNO3 + HCI = AgCl↓+ HNO3

Ag+ + NO3 + H+ + Сl- = AgCl↓+ H+ + NO3-

Ag+ + Cl- = AgCl↓

а второму реакция

CaC03 + 2HC1 = СаС12 + H2C03

CaC03 + 2H+ + 2CI- = Ca2+ + 2Сl- + C02↑ + H20

CaC03 + 2H+ = Ca2+ + C02↑ + H20

1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка На современном этапе развития общества заметно усилился интерес к проблеме этикета и имиджелогии
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов факультета физической культуры. Оно включает в себя тематику контрольных...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка По итогам работы оформляется пояснительная записка по шаблону дипломной работы студентов специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».
Исполняемый код должен запускаться на любой рабочей станции и не требовать установки дополнительных библиотек. Принимает и оценивает...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconТестовые задания по общей и биоорганической химии: растворы
Тестовые задания по общей и биоорганической химии: растворы : учеб метод пособие / А. г. Шубина; Федеральное агентство по образованию,...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электротехника и электроника»
Пояснительная записка 19 с., 9 рис., 2 табл., 6 источников, 2 л графического материала
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к Комплексной (Сводной) программе повышения безопасности энергоблоков
Пояснительная записка …
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка Посылаем материал на конкурс "Дистанционный урок"
...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
В качестве выщелачивающих растворов используются рудничные воды, растворы, полученные после извлечения меди, растворы серной кислоты,...
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка 3 пояснительная записка
Охватывает: требования, предъявляемые к персоналу
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconУчебное пособие 2,0
Пояснительная записка к расчетному заданию по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»
Пояснительная записка Пособие для студентов «Растворы» iconПояснительная записка к электронным материалам по специальному предмету
Данное пособие предназначено преподавателям специальных дисциплин и учащимся для профессиональных училищ, обучающимся по профессии...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница