Щелочи и их превращения
В этом уроке рассмотрим получение щелочей, их действие на индикаторы и реакции с кислотами, кислотными оксидами и растворами солей. Для каждой реакции установим продукты и необходимые условия.
Растворы щелочей
Щелочи — растворимые основания. Их водные растворы имеют щелочную среду и изменяют окраску индикаторов. Например, бесцветный фенолфталеин в растворе $NaOH$ становится малиновым.
Растворы щелочей едкие: они повреждают кожу и ткани. Окраску индикатора наблюдают в лабораторном опыте; проверять раствор прикосновением нельзя.
Получение щелочей
Металл и вода
Некоторые активные металлы взаимодействуют с водой с образованием щелочи и водорода. Например, натрий образует гидроксид натрия:
$$2Na+2H_2O\rightarrow2NaOH+H_2\uparrow$$
Аналогично с водой реагирует калий: образуются $KOH$ и $H_2$. В обоих случаях продукт содержит металл и группу $OH$. Стрелка вверх указывает на выделение газа.
Основный оксид и вода
Некоторые основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием щелочей. Так из оксида бария получают гидроксид бария:
$$BaO+H_2O\rightarrow Ba(OH)_2$$
Оксид кальция также реагирует с водой, образуя $Ca(OH)_2$. Однако $CuO$ с водой не взаимодействует. Само соответствие «оксид — основание» еще не означает, что основание можно получить добавлением воды.
Правило
При получении щелочи реакцией с водой нужно выбрать металл или оксид, который действительно реагирует с водой. Такие реакции характерны для металлов IA-группы и IIA-группы начиная с кальция и соответствующих оксидов; здесь используем рассмотренные случаи натрия, калия, кальция и бария.
Взаимодействие с кислотами
Определение
Реакция между щелочью и кислотой называется реакцией нейтрализации. При этом образуются соль и вода.
Рассмотрим взаимодействие гидроксида бария и азотной кислоты. В соли соединяются барий и кислотный остаток $NO_3$. Барий двухвалентен, остаток $NO_3$ одновалентен, поэтому формула соли — $Ba(NO_3)_2$.
$$Ba(OH)_2+2HNO_3\rightarrow Ba(NO_3)_2+2H_2O$$
Две гидроксогруппы основания взаимодействуют с двумя атомами водорода кислоты, образуя две молекулы воды. Коэффициенты обеспечивают равное число атомов каждого элемента в обеих частях уравнения.
С гидроксидом натрия и соляной кислотой реакция записывается проще: $NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_2O$. Если в растворе щелочи был фенолфталеин, при добавлении кислоты малиновая окраска исчезает: щелочь расходуется.

Бесцветность фенолфталеина сама по себе не доказывает нейтральную среду. Этот индикатор бесцветен и в кислой среде, поэтому по одному наблюдению нельзя установить, осталась ли в растворе добавленная кислота.
Взаимодействие с кислотными оксидами
Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды. Например, при пропускании углекислого газа через известковую воду образуется нерастворимый карбонат кальция:
$$Ca(OH)_2+CO_2\rightarrow CaCO_3\downarrow+H_2O$$
Прозрачный раствор мутнеет из-за появления частиц нового вещества — $CaCO_3$. Стрелка вниз указывает на выпадение осадка. Рассматриваем образование карбоната, без дальнейшего действия избытка углекислого газа.
Другой пример — оксид серы(VI) и гидроксид натрия. Им соответствует сульфат натрия $Na_2SO_4$:
$$SO_3+2NaOH\rightarrow Na_2SO_4+H_2O$$
Взаимодействие с растворами солей
При смешивании растворов щелочи и соли возможна реакция обмена. Рассмотрим сульфат меди(II) и гидроксид калия. Обмен составными частями дает гидроксид меди(II) и сульфат калия:
$$CuSO_4+2KOH\rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+K_2SO_4$$
Исходные $CuSO_4$ и $KOH$ растворимы, а $Cu(OH)_2$ нерастворим и выпадает в виде голубого осадка. Именно появление нового нерастворимого вещества позволяет установить результат реакции.
Правило
Для рассматриваемых реакций щелочи с раствором соли нужно проверить растворимость исходных веществ и возможных продуктов. Образование осадка или выделение газа служит условием протекания этих реакций. Не любая пара щелочи и соли взаимодействует.
Обязательные условия для исходных веществ
- Основание должно быть растворимым (щелочь).
- Соль должна быть растворимой.
Условия протекания реакции (что должно получиться)
- Выпадает осадок (новая соль или новое основание нерастворимы).
- Выделяется газ.
Например, при смешивании растворов $NaOH$ и $KCl$ предполагаемый обмен дал бы $KOH$ и $NaCl$. Все эти вещества растворимы, осадка или газа нет. Реакция обмена между такими растворами не протекает.
| Вещество | Растворимость |
|---|---|
| $CuSO_4$, $CuCl_2$ | Растворимы |
| $NaOH$, $KOH$ | Растворимы |
| $NaCl$, $KCl$, $Na_2SO_4$, $K_2SO_4$ | Растворимы |
| $Cu(OH)_2$ | Нерастворим |
Пример выделения газа
Хлорид аммония $NH_4Cl$ (нашатырь) — соль. С раствором гидроксида натрия он реагирует с выделением аммиака $NH_3$. Аммиак — газ; при нагревании его выделение усиливается. Продуктами реакции также являются хлорид натрия и вода:
$$NH_4Cl+NaOH\rightarrow NaCl+NH_3\uparrow+H_2O$$
Этот случай отличается от получения голубого осадка: здесь образуется газообразный продукт. Вывод о реакции делают с учетом конкретного состава соли и известных продуктов.

Задание
Выберите два разных способа получить $NaOH$: из натрия и из оксида натрия $Na_2O$. Этот оксид реагирует с водой. Запишите оба уравнения и укажите, в какой реакции выделяется водород.
Показать ответ
Скрыть
$$2Na+2H_2O\rightarrow2NaOH+H_2\uparrow$$ $$Na_2O+H_2O\rightarrow2NaOH$$ Водород выделяется при взаимодействии металла с водой. Реакция оксида с водой дает только основание.
Итоги
- Щелочи получают действием воды на определенные активные металлы или основные оксиды.
- Щелочь взаимодействует с кислотой с образованием соли и воды; это реакция нейтрализации.
- При реакции с кислотным оксидом также образуются соль и вода.
- В реакциях с растворами солей нужно учитывать растворимость и возможность образования осадка или газа.
Часто задаваемые вопросы
Нет. Например, $CaO$ и $BaO$ реагируют с водой, а $CuO$ не реагирует. Нужно учитывать свойства конкретного оксида.
Фенолфталеин бесцветен и в нейтральной, и в кислой среде. При добавлении кислоты щелочь расходуется, но одной окраски недостаточно для точного вывода о среде.
Нет. Для конкретной пары нужно установить возможные продукты и проверить условие протекания реакции. В рассмотренных примерах образуется осадок или газ.
При получении щелочь является продуктом. При нейтрализации она реагирует с кислотой и расходуется, образуя соль и воду.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий