С какими веществами реагирует раствор гидроксида натрия?

Оксид углерода(IV)

Какое свойство НЕ характерно для гидроксида меди(II)?

Реакция с углекислым газом

Реакция с соляной кислотой

Образование соли и воды с серной кислотой

Химические свойства оснований — 9 класс, химия: объяснение и примеры

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Основные положения теории электролитической диссоциации

Коротко о главном

Основания — электролиты, которые в растворе дают гидроксид-ионы $\mathrm{OH^-}$ . Все основания реагируют с кислотами; щёлочи, кроме того, меняют окраску индикаторов, реагируют с кислотными оксидами и с солями, а нерастворимые основания при нагревании разлагаются.

\mathrm{OH^- + H^+ \rightarrow H_2O}

Подробное объяснение

Средство для прочистки труб и «мыльная» на ощупь вода, в которой растворили соду, — примеры щелочной среды. Почему разные щёлочи ведут себя одинаково? Потому что в растворе каждая из них распадается на катион металла и один и тот же ион — гидроксид-ион:

\mathrm{NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-}, \quad \mathrm{Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-}

Общие свойства щелочей задают ионы $\mathrm{OH^-}$ , а «личные» — катионы металла. Нерастворимые основания, например $\mathrm{Cu(OH)_2}$ или $\mathrm{Fe(OH)_3}$ , ионов в раствор почти не дают, поэтому часть свойств у них отсутствует.

Таблица из двух столбцов — щёлочи и нерастворимые основания. Обе группы реагируют с кислотами; только щёлочи меняют окраску индикаторов и реагируют с кислотными оксидами и солями; только нерастворимые основания разлагаются при нагревании. — Общее свойство всех оснований — реакция с кислотами; остальные свойства делят основания на две группы.

Щёлочи и индикаторы

Растворы щелочей мылкие на ощупь и разъедают кожу, поэтому работают с ними в перчатках и очках. Индикаторы показывают щелочную среду: фенолфталеин становится малиновым, лакмус и универсальный индикатор — синими, метиловый оранжевый — жёлтым. Нерастворимые основания окраску индикаторов не меняют.

Реакция с кислотами

Это свойство всех оснований — получаются соль и вода (реакция нейтрализации). Для щёлочи и сильной кислоты сокращённое уравнение одно и то же: $\mathrm{OH^- + H^+ \rightarrow H_2O}$ . Нерастворимое основание в ионном уравнении пишут целиком:

\mathrm{Fe(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2H_2O}

Реакция с кислотными оксидами

Щёлочь поглощает оксиды неметаллов — $\mathrm{CO_2}$ , $\mathrm{SO_2}$ , $\mathrm{SO_3}$ , $\mathrm{P_2O_5}$ , $\mathrm{N_2O_5}$ . Образуется соль той кислоты, которая отвечает оксиду: $\mathrm{CO_2}$ — карбонат, $\mathrm{SO_2}$ — сульфит, $\mathrm{SO_3}$ — сульфат, $\mathrm{N_2O_5}$ — нитрат.

\mathrm{SO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SO_3 + H_2O}, \quad \mathrm{SO_2 + 2OH^- \rightarrow SO_3^{2-} + H_2O}

Реакция с солями

Раствор щёлочи реагирует с раствором соли, только если образуется осадок, газ или слабый электролит (правило Бертолле). Осадок — нерастворимый гидроксид или нерастворимая соль бария: $\mathrm{Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow}$ , $\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}$ . Газ — аммиак из солей аммония при нагревании: $\mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O}$ . Это качественная реакция на ион аммония. Если ни осадка, ни газа нет ( $\mathrm{NaOH}$ и $\mathrm{KCl}$ ), реакция не идёт.

Разложение при нагревании

Нерастворимые основания при нагревании распадаются на оксид металла и воду; степень окисления металла сохраняется. Синий $\mathrm{Cu(OH)_2}$ превращается в чёрный $\mathrm{CuO}$ :

\mathrm{Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O}

$\mathrm{NaOH}$ и $\mathrm{KOH}$ при нагревании плавятся, но не разлагаются.

Как решать задачи

Определите, щёлочь это или нерастворимое основание (таблица растворимости).
Проверьте, идёт ли реакция: с кислотой — всегда; с оксидом и солью — только для щёлочи, с солью — если есть осадок или газ.
Запишите продукты и расставьте коэффициенты, проверьте атомы.
Для ионного уравнения: сильные растворимые электролиты — ионами, осадки, газы, воду, нерастворимые основания и оксиды — формулами. Сократите одинаковые ионы, проверьте сумму зарядов слева и справа.
В расчётах: масса вещества = масса раствора × массовая доля, затем $$n = m/M$$ и пропорция по коэффициентам.

Разобранные примеры

База

Щёлочь и кислотный оксид

Условие

Напишите молекулярное и ионные уравнения реакции гидроксида калия с оксидом серы(VI).

Решение

Оксиду серы(VI) соответствует серная кислота, значит, получится сульфат калия:

\mathrm{2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O}

Оксид и воду пишем формулами, $\mathrm{KOH}$ и $\mathrm{K_2SO_4}$ — ионами:

\mathrm{2K^+ + 2OH^- + SO_3 \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + H_2O}

\mathrm{2OH^- + SO_3 \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O}

Заряды: слева $$-2$$ , справа $$-2$$ .

Ответ: 2KOH + SO₃ → K₂SO₄ + H₂O; 2OH⁻ + SO₃ → SO₄²⁻ + H₂O

Средний

Какие пары реагируют

Условие

Какие из пар веществ реагируют в растворе: а) NaOH и KCl; б) NaOH и FeCl₃; в) KOH и NH₄NO₃ при нагревании?

Решение

а) Возможные продукты $\mathrm{NaCl}$ и $\mathrm{KOH}$ растворимы — ни осадка, ни газа, реакции нет.

б) Гидроксид железа(III) нерастворим, выпадает бурый осадок:

\mathrm{FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl}, \quad \mathrm{Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow}

в) Выделяется аммиак:

\mathrm{NH_4NO_3 + KOH \xrightarrow{t} KNO_3 + NH_3\uparrow + H_2O}, \quad \mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O}

Ответ: Реагируют пары б и в.

Сложный

Осадок и его прокаливание

Условие

К 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия добавили избыток раствора хлорида меди(II). Осадок отделили и прокалили. Какая масса оксида меди(II) получилась?

Дано

$m(\text{р-ра}) = 80$ г
$w(\mathrm{NaOH}) = 0{,}1$

Найти

$m(\mathrm{CuO})$

Решение

\mathrm{2NaOH + CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaCl}

\mathrm{Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O}

$m(\mathrm{NaOH}) = 80 \cdot 0{,}1 = 8$ г, $n(\mathrm{NaOH}) = 8/40 = 0{,}2$ моль.

$n(\mathrm{Cu(OH)_2}) = 0{,}2/2 = 0{,}1$ моль, столько же получится $\mathrm{CuO}$ .

$m(\mathrm{CuO}) = 0{,}1 \cdot 80 = 8$ г.

Ответ: 8 г

Типичные ошибки

Нерастворимое основание «реагирует» с оксидами и солями

Почему неверно

Записи вроде $\mathrm{Cu(OH)_2 + CO_2}$ или $\mathrm{Fe(OH)_3 + CuSO_4}$ не отвечают реальным реакциям: нерастворимое основание не даёт в раствор гидроксид-ионов, которые нужны для этих превращений.

Как правильно

С кислотными оксидами и солями реагируют только щёлочи. Для нерастворимого основания остаются реакция с кислотами и разложение при нагревании. Сверяйтесь с таблицей растворимости.

Нерастворимое основание пишут ионами

Почему неверно

В уравнении $\mathrm{Cu^{2+} + 2OH^- + 2H^+ \rightarrow …}$ гидроксид меди(II) изображён так, будто он в растворе распался на ионы, а он лежит осадком.

Как правильно

Осадки, газы, воду и нерастворимые основания пишут формулами: $\mathrm{Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O}$ .

Не та соль из кислотного оксида

Почему неверно

Из $\mathrm{SO_2}$ пишут сульфат $\mathrm{Na_2SO_4}$ , из $\mathrm{N_2O_5}$ — нитрит. Степень окисления неметалла при этой реакции не меняется, а у $\mathrm{SO_2}$ сера $$+4$$ , у сульфата $$+6$$ .

Как правильно

Найдите кислоту с тем же неметаллом в той же степени окисления: $\mathrm{SO_2}$ — $\mathrm{H_2SO_3}$ — сульфит, $\mathrm{SO_3}$ — $\mathrm{H_2SO_4}$ — сульфат, $\mathrm{N_2O_5}$ — $\mathrm{HNO_3}$ — нитрат.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

Проверь себя по всему разделу

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Напишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения реакции гидроксида калия с азотной кислотой.

Подсказка

Оба вещества — сильные электролиты, продукты — растворимая соль и вода.

Решение

\mathrm{KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O}

\mathrm{K^+ + OH^- + H^+ + NO_3^- \rightarrow K^+ + NO_3^- + H_2O}

\mathrm{OH^- + H^+ \rightarrow H_2O}

Ответ

KOH + HNO₃ → KNO₃ + H₂O; OH⁻ + H⁺ → H₂O

База Задача 2

С какими из веществ реагирует раствор гидроксида натрия: оксид серы(IV), оксид кальция, хлорид калия, сульфат меди(II)? Напишите молекулярные уравнения возможных реакций.

Подсказка

Щёлочь реагирует с кислотными оксидами и с солями, если выпадает осадок или выделяется газ.

Решение

Оксид серы(IV) — кислотный, реакция идёт, образуется сульфит:

\mathrm{2NaOH + SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}

С сульфатом меди(II) выпадает осадок гидроксида меди(II):

\mathrm{2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}

Оксид кальция — основный, с основанием не реагирует. С хлоридом калия не образуется ни осадка, ни газа, реакции нет.

Ответ

С SO₂ и CuSO₄

Средний Задача 3

Какая масса гидроксида натрия нужна, чтобы поглотить 4,48 л углекислого газа (н. у.) с образованием карбоната натрия?

Подсказка

На 1 моль CO₂ расходуется 2 моль NaOH.

Решение

\mathrm{CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O}

$n(\mathrm{CO_2}) = \dfrac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2$ моль, $n(\mathrm{NaOH}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4$ моль.

$m(\mathrm{NaOH}) = 0{,}4 \cdot 40 = 16$ г.

Ответ

16 г

Средний Задача 4

Гидроксид меди(II) массой 19,6 г прокалили. Какая масса оксида меди(II) образовалась?

Подсказка

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O, количества вещества гидроксида и оксида равны.

Решение

\mathrm{Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O}

$M(\mathrm{Cu(OH)_2}) = 64 + 2 \cdot 17 = 98$ г/моль, $n = \dfrac{19{,}6}{98} = 0{,}2$ моль.

$n(\mathrm{CuO}) = 0{,}2$ моль, $m(\mathrm{CuO}) = 0{,}2 \cdot 80 = 16$ г.

Ответ

16 г

Сложный Задача 5

К 200 г 8%-ного раствора гидроксида натрия добавили избыток раствора сульфата меди(II). Какая масса осадка образовалась?

Подсказка

Сначала найдите массу NaOH в растворе, потом его количество вещества.

Решение

\mathrm{2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}

$m(\mathrm{NaOH}) = 200 \cdot 0{,}08 = 16$ г, $n(\mathrm{NaOH}) = \dfrac{16}{40} = 0{,}4$ моль.

По уравнению $n(\mathrm{Cu(OH)_2}) = \dfrac{0{,}4}{2} = 0{,}2$ моль, $m = 0{,}2 \cdot 98 = 19{,}6$ г.

Ответ

19,6 г

Сложный Задача 6

В двух пробирках без надписей — растворы хлорида аммония и хлорида натрия. Как различить их с помощью одного реактива? Напишите сокращённое ионное уравнение.

Подсказка

Какой газ выделяется, когда щёлочь реагирует с солью аммония?

Решение

В обе пробирки добавляют раствор щёлочи, например NaOH, и слегка нагревают. Там, где хлорид аммония, появляется резкий запах аммиака, а влажная индикаторная бумага у отверстия синеет:

\mathrm{NH_4Cl + NaOH \xrightarrow{t} NaCl + NH_3\uparrow + H_2O}

\mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O}

С хлоридом натрия щёлочь не реагирует — признаков реакции нет.

Ответ

Щёлочью при нагревании; NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Все основания похожи потому, что в воде дают одну и ту же «деталь» — ион OH⁻. Но выдать её в раствор могут только растворимые (щёлочи), поэтому у них свойств больше. Нарисуйте с ребёнком таблицу на два столбца — щёлочи и нерастворимые — и заполните её пятью строками: индикатор, кислота, кислотный оксид, соль, нагревание. Вопросы для проверки понимания: 1) Почему NaOH и KOH одинаково реагируют с углекислым газом? 2) С какими веществами реагирует Cu(OH)₂? 3) Когда раствор щёлочи реагирует с раствором соли? На что обратить внимание. Щёлочи опасны для кожи и глаз — средства для прочистки труб и опыты только в перчатках. В задачах следите, чтобы в расчёт шла масса вещества, а не масса раствора.

Где в учебниках

Учебник	Параграф	Упражнения
Химия. 9 класс (Габриелян, Остроумов, Сладков)	§ 7	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8