Способы получения солей
Соль можно получить несколькими типичными способами: взаимодействием металла с неметаллом или кислотой, нейтрализацией, обменными реакциями и некоторыми реакциями замещения. Чтобы уверенно решать цепочки превращений, нужно определить исходные вещества, выбрать подходящий реагент и проверить, есть ли условие протекания реакции.
Основные способы получения солей
Соль — сложное вещество, состоящее из катионов металла или аммония и анионов кислотного остатка. Подробный состав и правила составления формул разобраны на странице состав солей. В генетических цепочках соль часто является конечным продуктом превращения металла, основного оксида, основания или кислоты.
Получение соли — химическая реакция, в результате которой среди продуктов образуется соль. Для одной и той же соли могут существовать разные способы получения, но в конкретной цепочке выбирают способ, соответствующий исходному веществу.
| Исходные вещества | Общая схема | Пример |
|---|---|---|
| Металл и неметалл | металл + неметалл → соль | \(2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl\) |
| Металл и кислота | металл + кислота → соль + водород | \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\) |
| Основный оксид и кислота | основный оксид + кислота → соль + вода | \(CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O\) |
| Основание и кислота | основание + кислота → соль + вода | \(NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O\) |
| Соль и кислота | соль + кислота → новая соль + новый продукт | \(Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\) |
| Соль и основание | соль + основание → новая соль + новое основание | \(CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4\) |
| Две соли | соль + соль → две новые соли | \(BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl\) |
Первые четыре схемы особенно важны для генетических цепочек. Обменные реакции между растворами солей, кислотами и основаниями протекают до конца, если образуется осадок, газ или вода. Правила для реакций кислот и оснований см. на страницах химические свойства кислот и химические свойства оснований.
Условия протекания реакций
Не всякая запись обмена означает реально протекающую реакцию. В растворе ионы могут просто остаться неизменными. Реакция обмена становится необратимой, если один из продуктов удаляется из раствора: выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит, чаще всего вода.
Реакция обмена в водном растворе протекает до конца, если среди продуктов есть осадок, газ или вода. В молекулярном уравнении обязательно расставляют коэффициенты и указывают стрелку осадка или газа.
- Осадок обозначают стрелкой вниз: \(BaSO_4\downarrow\).
- Газ обозначают стрелкой вверх: \(CO_2\uparrow\).
- Вода образуется, например, при нейтрализации: \(H^+ + OH^- \rightarrow H_2O\).
- Если ни осадка, ни газа, ни воды нет, проверьте растворимость и возможность реакции ещё раз.
При выборе металла для реакции с кислотой учитывают ряд активности металлов. Металлы, расположенные после водорода, обычно не вытесняют водород из разбавленных неокисляющих кислот. Поэтому запись \(Cu + HCl\) как способ получения соли неверна. Однако медь реагирует с некоторыми окисляющими кислотами, например с азотной.
Для получения соли из металла и кислоты выбирают металл, стоящий в ряду активности до водорода, и неокисляющую кислоту. Исключения связаны с концентрированными или окисляющими кислотами.
Какая реакция действительно является способом получения соли и протекает до конца?
Соли в генетических цепочках
Генетическая связь показывает переходы между классами неорганических веществ. Типичная цепочка может начинаться с металла, затем включать основной оксид и основание, а заканчиваться солью. При составлении цепочки полезно определить класс каждого вещества и подобрать реакцию, которая переводит его в следующий класс.
Если исходным веществом является кислота, соль можно получить реакцией с активным металлом, основным оксидом, основанием или некоторыми солями. Если исходное вещество — соль, наиболее удобны обменные реакции с кислотой, основанием или другой солью. В цепочках с выделением осадка и газа особенно внимательно проверяют признаки реакции на страницах цепочка с образованием осадка и цепочка с выделением газа.
Разобранный пример цепочки
Составим превращения: \(CuO \rightarrow CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuO\). Нужно подобрать реагенты и записать уравнения. Последний переход относится к термическому разложению гидроксидов.
Для перехода \(CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\) нельзя взять любую щёлочь наугад в словесном объяснении: нужно указать растворимое основание, например \(NaOH\) или \(KOH\). Движущая сила реакции — образование голубого осадка \(Cu(OH)_2\).
В цепочках допускаются разные правильные реагенты, если они приводят к нужному веществу и реакция имеет понятное условие протекания. Но нельзя заменять растворимую щёлочь нерастворимым веществом, если в школьной модели реакция не рассматривается или её трудно провести в растворе.
Алгоритм и частые ошибки
- Определите класс исходного и конечного веществ.
- Выберите тип реакции: соединение, разложение, замещение или обмен.
- Подберите реагент, который содержит нужный кислотный остаток или катион.
- Составьте формулы продуктов по зарядам и расставьте коэффициенты.
- Проверьте признак реакции и условия: растворимость, нагревание, активность металла.
1. Путают коэффициент и индекс: в уравнении \(2NaOH\) число 2 относится ко всему веществу, а в \(Na_2SO_4\) индекс 2 относится только к натрию. 2. Не ставят осадок в реакции получения нерастворимого гидроксида. 3. Пишут реакцию металла с кислотой без проверки ряда активности. 4. Составляют обмен между растворимыми солями, не образующими осадка, газа или воды. 5. Забывают, что при нагревании некоторые гидроксиды разлагаются, а щёлочи большинства щелочных металлов — нет.
Если нужно получить соль с определённым кислотным остатком, выбирайте кислоту или растворимую соль, содержащую этот остаток. Если нужно получить нерастворимое основание, используйте обмен соли с щёлочью и проверьте таблицу растворимости.
Quick-test
Проверь себя
Главное
- Соли получают реакциями соединения, замещения, нейтрализации и обмена.
- Обменные реакции идут до конца при образовании осадка, газа или воды.
- Металл взаимодействует с разбавленной неокисляющей кислотой с выделением водорода, если металл активнее водорода.
- В цепочке сначала определяют классы веществ, затем выбирают тип реакции, реагент и проверяют баланс и условия.
- Для записи уравнений важно учитывать растворимость, ряд активности металлов и разложение некоторых веществ при нагревании.