Задачи на кислые соли.

Кислые соли.

Задания на применение знаний о кислых солях встречаются в вариантах работ ЕГЭ на разных уровнях сложности А, Б 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:

NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия, Са(Н₂РО₄)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 + 2H₂SO₄ = H₂ + Zn(HSO₄)₂

NaOH + H₂SO₄ = H₂O + NaHSO₄

Na₂S + HCl = NaHS + NaCl

NH₃ + H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄

2NH₃ + H₃PO₄ = (NH₄)₂HPO₄

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

CO₂ + NaOH = NaHCO₃

2SO₂ + Ca(OH)₂ = Ca(HSO₃)₂

3) Взаимопревращения:

средняя соль = кислая соль К₂СО₃ = КНСО₃

• Чтобы из средней соли получить кислую, нужно добавить избыток кислоты:

К₂СО₃ + Н₂О + СО₂ = 2КНСО₃

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

КНСО₃ + КОН = К₂СО₃ + Н₂О

Гидрокарбонаты разлагаются с образованием карбонатов при кипячении:

2КНСО₃ = К₂СО₃ + Н₂О + СО₂

4) Свойства.

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

Например:

2КНSO₄ + Mg = H₂ + MgSO₄ + K₂SO₄

2KHSO₄ + MgO = H₂O + MgSO₄ + K₂SO₄

2KHSO₄ + 2NaOH = 2H₂O + K₂SO₄ + Na₂SO₄

KHSO₄ + 2NaOH = H₂O + Na₂SO₄ + KOH

2KHSO₄ + Cu(OH)₂ = 2H₂O + K₂SO₄ + CuSO₄

KHSO₄ + Cu(OH)₂ = H₂O + CuSO₄ + KOH

2KHSO₄ + MgCO₃ = H₂O + CO₂ + K₂SO₄  MgSO₄

2KHSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + K₂SO₄ + 2HCl

5) Задачи на кислые соли.

При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о возможности образования кислых солей.

При решении таких задач составляют уравнения всех возможных реакций.

После нахождения количеств реагирующих веществ делают вывод о том, какая соль получится, и решают задачу по соответствующему уравнению.

Задача 1: Через раствор, содержащий 60г NaOH, пропустили 44,8л СО₂. Какая соль и какой массы получилась?

Дано:

m р-ра(NaOH) = 60г 2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

V(CO₂) = 44,8л 2 моль 1 моль

NaOH + CO₂ = NaHCO₃

m(соли) = ? 1 моль 1 моль

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

(СО₂) = V / Vm = 44,8л / 22,4л/моль = 2 моль

Так как (NaOH)  (CO₂) = 1,5  2 моль = 0,75  1  СО₂ в избытке, получится кислая соль.

NaOH + CO₂ = NaHCO₃

1 моль 1 моль 1 моль

(NaOH) = 1,5 моль  (NaHCO₃) = 1,5 моль

m(NaHCO₃) = M   = 84г/моль  1,5 моль = 126г

Ответ: m(NaHCO₃) = 126г.

Задача 2: Оксид фосфора (V) массой 2,84г растворили в 120г 9% - ной ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили, затем к нему добавили 6г гидроксида натрия. Найти массу полученной соли.

Дано:

m(P₂O₅) = 2,84г P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

m р-ра₁(H₃PO₄) = 120г 1 моль 2 моль

 р.в.₁(H₃PO₄) = 9 % (P₂O₅) = m / M = 2,84г / 142 г/моль = 0,02 моль 

m(NaOH) = 6г  (H₃PO₄) получ. = 0,04 моль

m (соли) = ? m р.в.₁(H₃PO₄) = m р-ра₁   р.в.₁ = 120г  0,09 = 10,8г

 р.в.₁(H₃PO₄) = m / M = 10,8г / 98г/моль = 0,11 моль

 р.в.₂(H₃PO₄) =  р.в.₁ +  получ. = 0,11 + 0,04 = 0,15 моль

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O 1 моль 3 моль

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

1моль 2 моль

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O

1 моль 1 моль

(NaOH) = m / M = 65 / 40г/моль = 0,15 моль

Так как (H3PO4)  (NaOH) = 0,15  0,15 = 1  1  получится дигидрофосфат натрия.

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O

1 моль 1 моль 1 моль

(NaH₂PO₄) = 0,15 моль

m(NaH₂PO₄) = M   = 120г/моль  0,15 моль = 18г

Ответ: m(NaH₂PO₄) = 18г

Задача 3:

Сероводород объёмом 8,96л пропустили через 340г 2% - ного раствора аммиака. Назовите соль, получившуюся в результате реакции, и определите её массу.

Ответ: m(NH₄HS) = 20,4г.

Задача 4:

Газ, полученный при сжигании 3,36л пропана, прореагировал с 400мл 6% - ного раствора гидроксида калия ( = 1,05г/мл). Найти состав полученного раствора и массовую долю соли в этом растворе. Ответ: (КНСО₃) = 10,23 %.

Задача 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(HCO₃)₂ = 64,8 кг.

Задача 6:

В 9,8 кг 20% - ного раствора серной кислоты растворили 1,3 кг цинка. Найти массу полученной соли.

Ответ: m(ZnSO₄) = 5,18 кг.

6) Задачи на кислые соли: промежуточный случай или 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 образуются следующие продукты:

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O (P₂O₅) / (NaOH) = 1/6

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O (P₂O₅) / (NaOH) = 1/4

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O = 2NaH₂PO₄ (P₂O₅) / (NaOH) = 1/2

Следует помнить, что при неполной нейтрализации образуются смеси двух соединений. Так, при взаимодействии 0,2 моль Р₂О₅ 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 солей дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.

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

Алгоритм решения:

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 –

х моль, во втором – у моль.

4. Выразить через х и у количество другого реагирующего вещества согласно мо лярным соотношениям по уравнениям.

5. Составить систему уравнений с двумя неизвестными.

Задача № 1.Оксид фосфора (V), полученный при сжигании 6,2 г фосфора, пропустили через 200 г 8,4 % раствора гидроксида калия. Какие вещества и в каком количестве получаются?

Дано: Решение:

m (P) = 6,2 г

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

m р – ра (КОН) = 200 г 4 моль 2 моль

 р.в. (КОН) = 8,4 % (Р) = m / M = 6,2 г / 31 г/моль = 0,2 моль 

 в – в = ? (Р₂О₅) = 0,1 моль

m р.в.(КОН) =  р.в.  m р – ра = 0,084  200г = 16,8г

 (КОН) = m / M = 16,2г / 56 г/моль = 0,3 моль

Уравнения возможных реакций:

1. Р₂О₅ + 6КОН = 3Н₂О + 2К₃РО₄

1 моль 6 моль

х моль 4х моль

2. Р₂О₅ + 4КОН = 2Н₂О + 2К₂НРО₄

1 моль 4 моль

у моль 2у моль

3. Р₂О₅ + 2КОН + Н₂О = Н₂О + 2КН₂РО₄

1 моль 2 моль

(Р₂О₅)  (КОН) = 0,1  0,3 = 1  3  получится смесь двух солей –

гидрофосфата и дигидрофосфата калия.

Обозначим (Р₂О₅)₂ = х моль, а (Р₂О₅)₃ = у моль  (КОН)₂ = 4х , (КОН)₃ = 2у

Составим систему уравнений:

х + у = 0,1 х = 0,1 – у

4х + 2у = 0,3 4(0,1 – у) + 2у = 0,3

0,4 – 4у + 2у = 0,32у = 0,1 у = 0,05

х = 0,1 – 0,05 = 0,05

(P₂O₅)₂ = 0,05 моль  (К₂НРО₄) = 0,1 моль

(Р₂О₅)₃ = 0,05 моль  (КН₂РО₄) = 0,1 моль

Ответ: (К2НРО4) = 0,1 моль, (КН2РО4) = 0,1 моль

Задача 2:

Найти массы и массовые доли солей, полученных при растворении 22,4л углекислого газа в 480г 10 % - го раствора гидроксида натрия.

Ответ: m(Na₂CO₃) = 21,2г,  р.в.(Na₂CO₃) = 4%, m(NaHCO₃) = 67,2г  р.в.(NaHCO₃) = 13%

Задача 3:

Найти массовые доли солей в растворе, полученном при пропускании 100 м³ аммиака через 500 кг 50% - го раствора фосфорной кислоты.

Ответ:  р.в.((NH₄)₂HPO₄) = 43,8%,  р.в.(NH₄H₂PO₄) = 12,7%

Задача 4:

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

Ответ: m(K₃PO₄) = 6,36г, m(K₂HPO₄) = 5,22г

Задача 5:

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

Ответ: m(BaCO₃) = 39,4г

m(BaHCO₃) = 103,6г