Подготовка к школе
1 класс
2 класс
3 класс
4 класс
5 класс
6 класс
7 класс
8 класс
9 класс
10 класс
11 класс
ОГЭ
ЕГЭ
Для всех
Назад

Щелочи и их превращения

Содержание

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.

ВеществоРастворимость
$CuSO_4$, $CuCl_2$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

Любой ли основный оксид дает щелочь с водой?

Нет. Например, $CaO$ и $BaO$ реагируют с водой, а $CuO$ не реагирует. Нужно учитывать свойства конкретного оксида.

Почему исчезновение окраски фенолфталеина не доказывает нейтральность?

Фенолфталеин бесцветен и в нейтральной, и в кислой среде. При добавлении кислоты щелочь расходуется, но одной окраски недостаточно для точного вывода о среде.

Всякая ли соль реагирует со щелочью?

Нет. Для конкретной пары нужно установить возможные продукты и проверить условие протекания реакции. В рассмотренных примерах образуется осадок или газ.

Как отличить получение щелочи от нейтрализации?

При получении щелочь является продуктом. При нейтрализации она реагирует с кислотой и расходуется, образуя соль и воду.

Награды за урок
5
5
1
Количество опыта, полученного за урок 5
Ускорьте прогресс с полным доступом

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.
Не потеряйте прогресс!

Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:

  • Отслеживайте прогресс освоения тем
  • Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
  • Проводите работу над ошибками после занятий

Спросить Зави Спросить Зави
Получить ещё подсказку

Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

Верно! Посмотрите пошаговое решение

Предложить улучшение