Из всех неорганических соединений соли являются наиболее многочисленным классом веществ. Это твёрдые вещества, они отличаются друг от друга по цвету и растворимости в воде.
Соли — это класс химических соединений, состоящих из ионов металла и ионов кислотного остатка.
В начале XIX в. шведский химик Й. Берцелиус сформулировал определение солей как продуктов реакций кислот с основаниями, или соединений, полученных заменой атомов водорода в кислоте металлом. По этому признаку различают соли средние, кислые и основные.
Средние соли — это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
Именно с этими солями вы уже знакомы и знаете их номенклатуру. Например:
Na2CO3 — карбонат натрия,
A1(NO3)3 — нитрат алюминия,
CuSO4 — сульфат меди (II) и т. д.
Диссоциируют такие соли на катионы металла и анионы кислотного остатка:
Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
К кислым солям относят, например, питьевую соду NaHCO3, состоящую из катиона металла Na+ и кислотного однозарядного остатка НСО3-. Для аналогичной кислой соли кальция формулу записывают так: Са(НСO3)2.
Названия этих солей складывают из названий средних солей с прибавлением слова гидро-, например: Mg(HSO4)2 — гидросульфат магния.
Диссоциируют кислые соли следующим образом:
Основные соли — это продукты неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток.
Например, к таким солям относится знаменитый малахит (СuOН)2СO3, о котором вы читали в сказах П. Бажова. Он состоит из двух гидроксокатионов СuОН+ и двухзарядного аниона кислотного остатка .
Катион СuОН+ имеет заряд 1+, поэтому в молекуле два таких катиона и один двухзарядный анион объединены в электронейтральную соль.
Названия таких солей будут такими же, как и у средних солей, но с прибавлением слова гидроксо-, например (СuOН)2СO3 — гидроксокарбонат меди (II) или АlOНСl2 — гидроксохлорид алюминия. Подавляющее большинство основных солей нерастворимы или малорастворимы. Последние диссоциируют так:
Аl0НСl2 = АlOН2+ + 2Сl-.
Типичные реакции средних солей
Первые две реакции обмена уже были подробно рассмотрены в § 38 и 39.
Лабораторный опыт № 31
Взаимодействие солей с кислотами
В трёх пробирках слейте попарно по 1—2 мл растворов:
1-я пробирка — силиката натрия и серной кислоты;
2-я пробирка — карбоната натрия и азотной кислоты;
3-я пробирка — нитрата натрия и серной кислоты.
Составьте молекулярные и ионные уравнения проведённых реакций.
Ответьте на вопрос: при каких условиях соли взаимодействуют с кислотами?
Лабораторный опыт № 32
Взаимодействие солей с щелочами
В трёх пробирках слейте попарно по 1—2 мл растворов веществ:
1-я пробирка — сульфата железа (III) и гидроксида натрия;
2-я пробирка — сульфата аммония и гидроксида калия;
3-я пробирка — нитрата бария и гидроксида калия.
Немного нагрейте содержимое 2-й пробирки и определите по запаху один из продуктов реакции.
Ответьте на вопрос: при каких условиях соли взаимодействуют с щелочами?
Третья реакция также является реакцией обмена. Она протекает между растворами солей и сопровождается образованием осадка, например:
Лабораторный опыт № 33
Взаимодействие солей с солями
Проведите качественные реакции, подтверждающие состав хлорида железа (III), используя в качестве реактивов только соли.
Составьте молекулярные и ионные уравнения проведённых реакций.
Четвёртая реакция солей связана с именем крупнейшего русского химика Н. Н. Бекетова, который в 1865 г. изучал способность металлов вытеснять из растворов солей другие металлы. Например, медь из растворов её солей можно вытеснить такими металлами, как магний Mg, алюминий Аl, цинк Zn, и некоторыми другими. А вот ртутью Hg, серебром Ag, золотом Аu медь не вытесняется, и поэтому эти металлы в ряду напряжений расположены правее, чем медь. Зато медь вытесняет их из растворов солей:
Н. Н. Бекетов, действуя газообразным водородом под давлением на растворы солей ртути и серебра, установил, что при этом водород, так же как и некоторые другие металлы, вытесняет ртуть и серебро из их солей.
Располагая металлы, а также водород по их способности вытеснять друг друга из растворов солей, Н. Н. Бекетов составил ряд, который он назвал вытеснительным рядом металлов. Позднее (1892 г., В. Нернст) было доказано, что вытеснительный ряд Н. Н. Бекетова практически совпадает с рядом, в котором металлы и водород расположены (слева направо) в порядке уменьшения их восстановительной способности (см. § 43) при t = 25 °С, р = 101,3 кПа (1 атм) и молярной концентрации ионов металла, равной 1 моль/л. Этот ряд называют электрохимическим рядом напряжений металлов. Вы уже знакомились с этим рядом, когда рассматривали взаимодействие кислот с металлами (§ 37 и 38) и выяснили, что с растворами кислот взаимодействуют металлы, которые расположены левее водорода. Это первое правило ряда напряжений (активности). Оно выполняется с соблюдением некоторых условий, о которых мы говорили ранее.
Второе правило ряда напряжений заключается в следующем: каждый металл вытесняет из растворов солей все другие металлы, расположенные правее его в ряду напряжений. Это правило также соблюдается при выполнении условий:
а) обе соли (и реагирующая, и образующаяся в результате реакции) должны быть растворимыми;
б) металлы не должны взаимодействовать с водой, поэтому металлы главных подгрупп I и II групп Периодической системы Д. И. Менделеева — щелочные и щёлочноземельные — не вытесняют другие металлы из растворов солей.
Лабораторный опыт № 34
Взаимодействие растворов солей с металлами
Возьмите три пробирки. В 1-ю пробирку поместите кусочек железной проволоки (скрепку), во 2-ю — свинцовую пластину, а в 3-ю — медную проволоку.
Налейте в 1-ю и во 2-ю пробирки по 2—3 мл раствора сульфата меди (II), а в 3-ю — раствор сульфата железа (II).
Через 5 мин извлеките с помощью пинцета металлические предметы из растворов и рассмотрите их.
Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
Сделайте вывод о том, в какой из пробирок произошла химическая реакция.
Сделайте вывод об условиях, при которых растворы солей взаимодействуют с металлами.
Ключевые слова и словосочетания
Соли средние, кислые и основные.
Диссоциация различных групп солей.
Типичные свойства средних солей: взаимодействие их с кислотами, щелочами, другими солями и металлами.
Два правила рада напряжений (активности) металлов.
Условия протекания реакций солей с металлами.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.
Вопросы и задания
Из перечня формул выпишите отдельно формулы средних, кислых и основных солей, дайте их названия и запишите уравнения их диссоциации: Ca(HSO4)2, (CaOH)2SO4, Ca(NO3)2, NaH2PO4, Na3PO4, MgOHNO3.
Закончите молекулярные уравнения возможных реакций, протекающих в растворах, и запишите соответствующие им ионные уравнения:
Если реакция не может быть осуществлена, объясните почему.
К 980 г 5% -го раствора серной кислоты прилили избыток раствора нитрата бария. Найдите массу выпавшего осадка.
Запишите уравнения реакций всех возможных способов получения сульфата железа (II).
Определите степени окисления элементов в солях, формулы которых: Na2SO4, K2SO3, Fe(NO3)3, Fe(NO2)2, Mg(HCO3)2, Ca3(PO4)2, NaHSO4, CuOHNO3.
.
