Теоретический материал по неорганической химии на тему: "Основные классы неорганических соединений: основания" (11 класс)

Основания

1. Классификация оснований

Основания – сложные вещества, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы ОН .

Ме(ОН)  Ме + ОН;

NaOH  Na⁺ + ОН.

Общая формула оснований Ме(ОН) , где х – число гидроксогрупп, численно равное степени окисления металла. Число гидроксильных групп в молекуле основания определяет его кислотность.

Степень окисления атома металла в основаниях обычно равна +1, +2, реже +3.

Основания, состав которых отвечает общей формуле МеОН, называют однокислотными, основания состава Ме(ОН)₂ – двухкислотными, Ме(ОН)₃ – трехкислотными.

Основания двух- или трехкислотные диссоциируют ступенчато, например:

Вi(OH)₃  (Bi(OH)₂) + ОН; (I)

(Bi(OH)₂)  (BiOH)+ ОН; (II)

(BiOH)  Bi + ОН. (III)

Причем степень диссоциации () по первой ступени больше, чем по второй и тем более по третьей.

Суммарное уравнение диссоциации основания имеет вид:

Вi(OH)₃  Bi + 3 ОН.

В зависимости от значения степени диссоциации основания делят на сильные
( 0 %), средней силы (2 слабые ( LiOH, NaOH, КОН, CsOH, RbOH) и щелочноземельных (Вa(OH)₂, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂) металлов, кроме NH₄ОН, к основаниям средней силы относится, например Mg(OH)₂. Все остальные основания – слабые электролиты.

Щелочи в растворе изменяют цвет индикаторов – органических соединений, имеющих разную окраску в кислой и щелочной средах. В лабораторной практике используют индикаторы – лакмус, фенолфталеин, метилоранж. В растворе щелочи лакмус становится синим, фенолфталеин – малиновым, метилоранж – желтым. Таким образом, индикаторы могут быть использованы для обнаружения щелочей в растворах.

По отношению к воде основания делят на растворимые (щелочи) и практически нерастворимые.

К растворимым основаниям – щелочам – относятся основания щелочных и щелочноземельных металлов, а также водный раствор аммиака (NH₄ОН).

К нерастворимым – основания остальных металлов Fe(OH)₂,
Al(OH)₃, … и гидроксид магния Мg(OH)₂.

2. Номенклатура оснований

Названия основаниям дают следующим образом: сначала называют слово «гидроксид», затем русское название металла в родительном падеже, а в скобках римскими цифрами указывают степень окисления (валентность) металла, если она переменная. Например, Ni(OH)₂ – гидроксид никеля (II), Mg(OH)₂ – гидроксид магния.

3. Химические свойства оснований

1). Растворимые основания – щелочи – взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:

2КОН + SO₃ → K₂SO₄ + H₂O;

2КОН + BeO K₂BeO₂ + H₂O.

2). Щелочи реагируют с амфотерными гидроксидами:

2NaOH + Zn(OH)₂ → Na₂[Zn(OH)₄].

3). Все основания взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:

2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O;

Fe(OH)₂ + H₂SO₄ → FeSO₄ + 2H₂O.

Реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуется соль и вода, называется реакцией нейтрализации.

4). Щелочи взаимодействуют с растворами различных солей:

2KOH + FeSO₄ → Fe(OH)₂↓ + K₂SO₄.

В результате этого процесса образуется новая соль и новое основание. Такая реакция идет до конца только в том случае, если одно из полученных веществ выпадает в осадок.

5). Разложение оснований.

Нерастворимые в воде основания, за исключением гидроксидов щелочных металлов, термически неустойчивы. При нагревании они разлагаются на соответствующий оксид и воду:

Cu(OH)₂ CuO↓ + H₂O.

Едкие щелочи (KOH, NaOH, …) практически не подвергаются разложению. Например, NaOH кипит при температуре 1400⁰ С, не разлагаясь. Однако такие растворимые основания, как Сa(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, разлагаются при прокаливании:

Сa(OH)₂ CaO + H₂O.

6). Щелочи способны реагировать с неметаллами и амфотерными металлами:

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O;

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂.

4. Способы получения оснований

1). Растворимые в воде основания (щелочи) можно получить взаимодействием металлов и их оксидов с водой:

2Na + 2Н₂О = 2NaOH + H₂;

Na₂O + Н₂О = 2NaOH.

2). Нерастворимые в воде основания получают косвенным путем, действием щелочей на водные растворы соответствующих солей:

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl.

3). В технике щелочи получают электролизом водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂ + Cl₂.

5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие из предложенных соединений относятся к основаниям: HNO₃, HCl, CsOH, Cr(OH)₂, SiO₂, ZnSO₄, HClO, K₂O, Sr(OH)₂?

2. Из приведенного ниже перечня веществ выпишите формулы одно-, двух- и трехкислотных оснований: КОН, NaNO₃, SrO, Sb(OH)₃, H₂S₂O₃, Cu(OH)₂, Cr₂O₃. Дайте названия веществам.

3. Составьте химические формулы соответствующих оснований: гидроксида марганца (II), гидроксида меди (I), гидроксида железа (II), гидроксида магния, гидроксида калия. Приведите их графические формулы.

4. Из перечисленных ниже веществ выберите растворимые и нерастворимые основания: Ba(OH)₂, Cu(OH)₂, Bi(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₂, KOH.

5. Укажите формулы веществ, в растворах которых окраска фенолфталеина становится малиновой: Sr(OH)₂, H₃BO₃, KOH, HNO₃, N₂O₃, Cu(OH)₂.

6. Приведите уравнения ступенчатой диссоциации оснований, формулы которых приведены ниже: Mg(OH)₂, Al(OH)₃.

7. Какими свойствами обладает гидроксид бария? Приведите уравнения соответствующих реакций.

8. С какими из перечисленных веществ взаимодействует гидроксид
   марганца (II): HNO₃, KOH, CuSO₄, FeO, H₂O? Составьте уравнения соответствующих реакций.

9. Допишите уравнения возможных реакций. Составьте ионные уравнения реакций:

КОН + CO₂ →;

КOH + HCl →;

KOH + ZnSO₄ →;

KOH + Fe(OH)₂ →.

1. Приведите возможные уравнения реакций получения веществ:
   Fe(OH)₂, Ca(OH)₂.

2. Осуществите цепь последовательных превращений:

Fe(OH)₂ → FeO → Fe(NO₃)₂ → Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂.

Приведите молекулярные и ионные уравнения реакций.