К солям относится большая группа неорганических соединений, неоднородных по составу и свойствам.
Соли – это сложные соединения, которые можно рассматривать как продукт полного или частичного замещения атомов водорода в кислоте атомами металлов (или на группу NH4+) и/или одновременно – как продукт полного или частичного замещения гидроксильных групп в основании на анионы кислотных остатков.
Схематично это можно представить так:
С позиций теории электролитической диссоциации в простейшем случае соли – это электролиты, которые в водном растворе диссоциируют на катионы металла (или NH4+) и анионы кислотного остатка:
MexAnz?xMez + + zAnx –.
Классификация. По составу и химическим свойствам соли подразделяются на средние, кислые, основные (рис. 11.10), двойные, смешанные и комплексные.
Рисунок 11.10 – Упрощенная классификация солей
Средние соли – продукт полного замещения ионов водорода в кислоте на катионы металла (или NH4+). Например: КСІ, Na2SO4. Растворимые средние соли являются сильными электролитами и практически полностью распадаются на ионы:
КСl К+ + Сl–,
Al(NO3)3 Al3+ + 3NO3–.
Кислые соли – продукты неполного замещения ионов водорода в кислоте на катионы металла (или NH4+). Например: Са(НСО3)2, NaHSO4, (NH4)2HРO4. Кислые соли диссоциируют ступенчато. При этом по первой ступени диссоциация проходит полностью, а по следующим – частично, например:
I ступень: (NH4)2HРO4 2NH4+ + HРO42–,
II ступень: HРO42–?H+ + РO43–.
Основные соли – это продукты неполного замещения гидроксильных групп в многокислотном основании кислотными остатками, например: (MgOH)Cl, (CaOH)NO3. Диссоциация основных солей проходит ступенчато, например:
I ступень: (MgOH)Cl MgOH+ + Cl–,
II ступень: Mg(OH)+?Mg2+ + ОН–.
Двойные соли – это соединения, в состав которых входит два катиона и один кислотный остаток. Например: KAl(SO4)2, (NH4)2Fe(SO4)2. Двойные соли полностью распадаются на ионы:
KAl(SO4)2 К+ + Аl3+ + 2SO42–.
(NH4)2Fe(SO4)2. 2NH4+ + Fe2+ + 2SO42–.
Смешанные соли содержат один катион и два разных кислотных остатках, например, Al(SO4)Cl, Co(NO3)Br2.
Комплексные соли – это соединения, в состав которых входят сложные (комплексные) ионы, способные к самостоятельному существованию в растворах и расплавах. Например: К[Al(OH)4], K4[Fe(CN)6], [Cu(NH3)4]SO4.
Номенклатура солей. Название соли состоит из названия кислотного остатка (табл. 11.10) и названия катиона металла с указанием его валентности. Например: Fe(NO3)3 – нитрат железа (III), NaНCO3 – гидрокарбонат натрия, (СаОН)Сl – хлорид гидроксокальция, (NH4)Сr(SO4)2 – сульфат хрома(III)-аммония, Al(SO4)Cl – хлорид-сульфат алюминия. Если для металла характерна постоянная валентность, то ее не указывают: Na2CO3 – карбонат натрия. Для многих солей приняты тривиальные названия, например: Na2CO3 – сода, К2СО3 – поташ, КNO3 – калийная селитра, КСlО3 – бертолетова соль, КАl(SO4)2·12H2O – алюмокалиевые квасцы, Cu SO4·5H2O – медный купорос, (Cu(ОНСО3)2) – малахит и т. п.
Таблица 11.10 – Названия кислотных остатков
Кислотный остаток
Название
Кислотный остаток
Название
F–
фторид
NO3–
нитрат
Cl–
хлорид
NO2–
нитрит
Br–
бромид
PO43–
ортофосфат
I–
йодид
HPO42–
гидроортофосфат
CN–
цианид
H2PO4–
дигидроортофосфат
S2–
сульфид
PO3–
метафосфат
HS–
гидросульфид
MnO4–
перманганат
SO32–
сульфит
SiO32–
силикат
HSO3–
гидросульфит
CO32–
карбонат
SO42–
сульфат
HCO3–
гидрокарбонат
HSO4–
гидросульфат
Сr2O72–
дихромат
Химические свойства солей зависят от природы катиона и аниона, входящих в состав соли. Важнейшие свойства солей приведены в табл. 11.11.
Таблица 11.11 – Химические свойства солей
1. Взаимодействие солей с металлами
Чтобы определить возможность протекания реакции между солью и металлом, нужно вспомнить ряд напряжений металлов:
Соли взаимодействуют с более активными металлами, которые стоят в ряду напряжений до металла, входящего в состав соли (рис. 11.11). Нужно помнить, что при контакте щелочных и шелочноземельных металлов (Na, K, Ba) с раствором соли малоактивного металла взаимодействие происходит не с солью, а с водой. В случае расплавов солей активные металлы вытесняют менее активные из расплавов их солей.
NiSO4 + Zn Ni + ZnSO4,
но:
Ni + ZnSO4 реакция не идет.
в растворе соли SnSO4:
2Na + 2H2O + [SnSO4] 2NaOH + H2 + [SnSO4],
в расплаве:
Na(тв.) + SnSO4(расплав) Na2SO4 + Sn
Рисунок 11.11 – Погружение медной пластинки в бесцветный раствор нитрата серебра: а) начало реакции;
б) завершение реакции Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag?, в результате которой конец пластинки покрывается серебристым налетом, а раствор становится синим благодаря появлению катионов Cu2+
2. Отношение к нагреванию
Стойкость солей к высоким температурам зависит от природы соли, т.е. от состава как аниона, так и катиона – см. уравнения реакций
Карбонаты
1) Na2CO3(твердый) Na2CO3(расплав)
2) MgCO3 MgO + CO2
3) 2Ag2CO3 4Ag + 2CO2 +O2
4) 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O
5) (CuOH)2CO3 2CuO + CO2 + H2O
Соли аммония
6) NH4Cl NH3 + HCl
7) (NH4)3PO4 3NH3 + H3PO4,
8) NH4NO2 N2 + 2H2O,
9) (NH4)2Cr2O7 Cr3O3 + N2 + 4H2O
Нитраты
10) NH4NO3 N2O + 2H2O
11) 2KNO3 2KNO2 + O2
12) 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
13) 2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2
Сульфаты
14) 2BaSO4 2BaO + 2SO2 + O2
15) 2FeSO4 Fe2O3 + SO2 + SO3
16) 4FeSO4 2Fe2O3 + 4SO2 + O2
Хлораты
17) 2KClO3 [kat:MnO2] 2KCl + 3O2
18) 4KClO3 KCl + 3KClO4;
Перманганаты
19) 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2.
3. Отношение к воде
По растворимости в воде соли подразделяются на хорошо растворимые, малорастворимые и нерастворимые. Многие соли вступают в реакцию гидролиза – химическое взаимодействие с водой. По этому признаку соли подразделяются на три типа. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются
4. Реакции с кислотами
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуются газ, осадок или слабый электролит
Na2S + 2HCl 2NaCl + H2S
K2SiO3 + 2HNO3 2KNO3 + H2SiO3?,
KNO2 + HCl KCl + HNO2,
СН3СООNa + HCl СН3СООН + NaСl
5. Реакции со щелочами
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуются газ, осадок или слабый электролит
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3?+ 3NaCl,
NH4Сl + NaOH NH3+ NaСl + H2O,
NH4Сl + NaOH NH4OH + NaСl,
2AgNO3 + 2KOH 2KNO3 + Ag2O?+ H2O,
HgNO3 + 2KOH 2KNO3 + HgO?+ H2O
6. Реакции между солями
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуется осадок или реже – слабый электролит, например, Fe(CNS)3
Na2SO4 + BaCl2 2NaCl + BaSO4?,
Fe(NO3)3 + KCNS 3KNO3 + Fe(CNS)3
7. Качественные реакции
Так называются реакции, с помощью которых при использовании особых реактивов (качественных реагентов) можно доказать наличие в растворе соли определенного катиона или аниона
Качественным реагентом на катионы Fe2+ является желтая кровяная соль K3[Fe(CN)6], при этом выпадает осадок берлинской лазури Fe3[Fe(CN)6]2
3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] 6KCl + Fe3[Fe(CN)6]2?,
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3– Fe3[Fe(CN)6]2?
Качественным реагентом на Fe3+ является красная кровяная соль K4[Fe(CN)6] и/или роданид-анион CNS–. В первом случае выпадает осадок турнбуллевой сини Fe4[Fe(CN)6]3, а во втором – слабый электролит роданид железа (ІІІ) Fe(CNS)3
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] 12KCl + Fe4[Fe(CN)6]3?,
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]3– Fe3[Fe(CN)6]2?;
FeCl3 + 3KCNS 3KCl + Fe(CNS)3,
Fe3+ + CNS– Fe(CNS)3
Качественным реагентом на катионы Ba2+ является сульфат-анион (SO42–) или хромат-анион (CrO42–), при этом образуются осадки: белый BaSO4 или ярко-желтый BaCrO4
Ba(NO3)2 + Na2SO4 2NaNO3 + BaSO4?,
Ba2+ + SO42– BaSO4?;
BaCl2 + K2CrO4 2KCl + BaCrO4?,
Ba2+ + CrO42– BaCrO4?
Качественным реагентом на катионы Ag+ являются анионы Cl– и I–, которые образуют осадки белого (AgCl) и желтого (AgI) цвета
AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl?,
Ag+ + Cl– AgCl?;
CH3COOAg + KI CH3COONa + AgI?,
Ag+ + I– AgI?
Качественным реагентом на катионы Pb2+ является хромат-анион (CrO42–), который дает бледно-желтый осадок BaCrO4
Pb(NO3)2 + K2CrO4 2KNO3 + PbCrO4?,
Pb2+ + CrO42– BaCrO4?
8. Восстановительные свойства
Проявляются, если в состав соли входят атомы элементов в минимальных или достаточно низких степенях окисления
Соли, в состав которых входят катионы Fe2+, Cr2+, Mn2+ , NH4+
2Fe+2Cl2 + Cl02 2Fe+3Cl–13,
4Cr+2Cl2 + O02 + 4HCl 4Cr+3Cl3 + 2H2O–2,
2N–3H4Cl +H2S+6O4(конц) N02+ S+4O2+ 2HCl+4H2O
Соли, в состав которых входят анионы Cl–, Br–, I–, (кром F–), S2–, SO32–, NO2–.
Проявляют соли, в состав которых входят атомы элементов в максимальных или достаточно высоких степенях окисления
Соли, в состав которых входят катионы Au+3, Hg+2, Cu+2, Ag+1, Cr+3, Fe+3
2Au+3(NO3)3 + 3Zn0 3Zn+2(NO3)2 + 2Au0,
Cu+2Cl2 + H02 2H+1Cl + Cu0,
2Fe+6Cl3 + 2KI–1 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I02
Соли, в состав которых входят анионы SO42–, NO3–, MnO4– , CrO42–, Cr2O72–
CaS+6O4 + 3CaS–2 4CaO + 4S0,
KN+5O3 + C+2O KN+3O2 + C+4O2,
2KMn+7O4+ 16HCl–1 2Mn+2Cl2+ 5Cl02+ 2KCl + + 8H2O,
K2Cr+62O7+ 14HBr–1 2Cr+3Br3+ 3Br02+ 2KBr + + 7H2O
Получение солей разных типов встречалось при изучении свойств соединений всех классов неорганических соединений – оксидов, оснований, кислот и солей. В таблице 11.12 приведены главные способы получения средних солей.
Таблица 11.12 – Получение солей
1. Реакция нейтрализации
Реакции проходят, если хотя бы одно исходное вещество является сильным электролитом или хорошо растворимым соединением
KOH + HNO3 KNO3 + H2O,
Cu(OH)2 + 2CH3COOH (CH3COO)2Cu + 2H2O,
однако:
Cu(OH)2 + H2SiO3 реакция не идет
2. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами
Для этих реакций берут сильную кислоту или оксид активного металла. Взаимодействие между слабой кислотой и оксидом малоактивного металла почти никогда не протекает
H2SO4 + CuO CuSO4 + H2O,
2НCl + ZnO ZnCl2 + H2O,
однако:
H2СO3 + PbO реакция не идет
3. Взаимодействие кислот с солями
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуется осадок или реже – слабый электролит
H2S + CuCl2 CuS?+ 2HCl,
HCl + CH3COONa NaCl + CH3COOH,
H2SO4 + 2NaCl(крист) Na2SO4 + 2HCl
4. Взаимодействие двух солей
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуется осадок или реже – слабый электролит
Na2SO4 + BaCl2 BaSO4?+ 2NaCl,
Pb(NO3)2 + Na2SO4 2NaNO3 + PbSO4?
5. Взаимодействие оснований с кислотными и амфотерными оксидами
Реакция может протекать в растворе или расплаве щелочей при высоких температурах
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3?+ H2O,
2NaOH + 2NO2 NaNO3 + NaNO2 + H2O,
2КОН + Al2O3 + 3Н2О 2K[Al(OH)4],
2КОН + Al2O3 2KAlO2 + H2O,
2NaОН + ZnO + 2Н2О Na2[Zn(OH)4],
2NaОН + ZnO Na2ZnO2 + H2O
6. Взаимодействие щелочей с солями
Взаимодействие происходит, если в результате реакции образуются газ, осадок или слабый электролит
3KOH + FeCl3 3KCl + Fe(OH)3?,
NH4Cl + KOH KCl + NH4OH,
Ba(OH)2 + Na2CO2 BaCO3?+ 2NaOH
7. Взаимодействие между солеобразующими оксидами
Реакции происходят при обычных условиях или при сплавлении основных оксидов с кислотными и амфотерными, кислотных с амфотерными
CaO + SiO2 CaSiO3,
Na2O + SO3 Na2SO4,
CaO + SiO2 CaSiO3,
P2O5 + Al2O3 2AlPO4,
Na2O + Al2O3 2NaAlO2
8. Взаимодействие металлов с неметаллами
По этому способу можно получить соли бескислородных кислот
2K + Cl2 2KCl,
2Fe + 3Cl2 2FeCl3,
Fe + S FeS
9. Взаимодействие металлов с кислотами
Реакции этого типа рассматривались при изучении свойств кислот – см. табл. 6.8
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2,
Fe + 2HCl FeCl2 + H2,
Cu + 8HNO3(разб) 3Cu(NO3)2 + 2NO? + 4H2O,
Zn + 4H2SO4(конц) 3ZnSO4 + S? + 4H2O,
3Ag + 4HNO3(разб) 3AgNO3 + NO? + 2H2O,
4Mg + 5H2SO4(конц) 4MgSO4 + H2S? + 4H2O
10. Взаимодействие металлов с солями
Соли вступают в реакции только с более активными металлами, которые стоят ближе к началу ряда напряжений металлов
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu,
однако
FeSO4 + Cu реакция не идет
11. Взаимодействие аммиака с кислотами
Аммонийные соли образуются при взаимодействии аммиака или гидроксида аммония с неокислительными кислотами
NH3 + HCl NH4Cl,
NH4ОН + HCl NH4Cl + H2O,
2NH3 + H2SO4(разб) (NH4)2SO4,
3NH3 + H3РO4 (NH4)3РO4
12. Взаимодействие щелочей с простыми веществами
С амфотерными металлами
2NaOH(тв.) + Zn Na2ZnO2 + H2?,
2NaOH + Zn + 2Н2О Na2[Zn(OH)4] + H2?,
2NaOH + 2Al+ 6Н2О 2Na[Al(OH)4] + 3H2?
С неметаллами
2KOH + Si + H2O K2SiO3 + 2H2?,
3NaOH + 3P 3NaH2PO2 + PH3?,
6KOH + 3S K2SO3 + 2K2S + 3H2O,
2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O,
6NaOH + 3Cl2 NaCl + NaClO3 + 3H2O,
однако:
4NaOH + 2F2 4NaF + O2 + 2H2O
Ключевые слова и термины
Русский
Украинский
Английский
Французский
Арабский
качественный
якісний
qualitative
qualit?
????
качественная реакция
якісна реакція
qualitative reaction
r?action qualitative
????? ?? ?????
осаждаться
precipitate
pr?cipit?
?????
Контрольные вопросы
Какие электролиты называются солями?
Назовите главные типы солей и охарактеризуйте их. Привидите примеры.
Расскажите о химических свойствах солей.
Как можно получить кислые и основные соли?
Расскажите о способах получения средних солей.
Задания для самостоятельной работы
Предложенные задания имеют по четыре варианта ответов, из которых правильным может быть один или несколько.
Укажите состав средней соли:
а) катионы водорода и анионы кислотного остатка; б) катионы водорода и гидроксильные группы; в) катионы металла и гидроксильные группы; г) катионы металла и анионы кислотного остатка.
К+ + Сl–,
Na2SO4 + Sn
2Cr+3Br3+ 3Br02+ 2KBr + + 7H2O