Гидроксиды
Характеристики и физические свойства гидроксидов
Большинство оснований – твердые вещества с различной растворимостью в воде. Гидроксид меди (II) голубого цвета (рис. 1), гидроксид железа (III) бурого, большинство других белого цвета.
Рис. 1. Гидроксид меди (II). Внешний вид.
Получение гидроксидов
Растворимые основания (щелочи) в лаборатории можно получить при взаимодействии активных металлов и их оксидов с водой:
CaO + H2O = Ca(OH)2.
Щелочи гидроксид натрия и гидроксид кальция получают электролизом водных растворов хлорида натрия и хлорида калия.
Нерастворимые в воде основания получают по реакции солей с щелочами в водных растворах:
FeCl3 + 3NaOHaq = Fe(OH)3↓ + 3NaCl.
Химические свойства гидроксидов
Растворимые и нерастворимые основания имеют общее свойства: они реагируют с кислотами с образованием солей и воды (реакция нейтрализации):
NaOH + HCl = NaCl + H2O;
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + H2O.
Растворы щелочей изменяют цвет некоторых веществ – лакмуса, фенолфталеина и метилового оранжевого, называемых индикаторами (табл. 1).
Таблица 1. Изменение цвета индикаторов под воздействием растворов кислот и оснований.
|
Индикатор |
Цвет индикатора в среде |
||
|
кислой |
щелочной |
нейтральной |
|
|
Лакмус |
Красный |
Синий |
Фиолетовый |
|
Фенолфталеин |
Бесцветный |
Малиновый |
Бесцветный |
|
Метиловый оранжевый |
Розовый |
Желтый |
Оранжевый |
Кроме общего свойства, щелочи и нерастворимые в воде основания обладают также специфическими. Например, при нагревании голубого осадка гидроксида меди (II) образуется вещество черного цвета – это оксид меди (II):
Cu(OH)2 = CuO + H2O.
Щелочи, в отличие от нерастворимых оснований, при нагревании обычно не разлагаются. Их растворы действуют на индикаторы, разъедают органические вещества, реагируют с растворами солей (если в их состав входит металл, способный образовать нерастворимое основание) и кислотными оксидами:
Fe2(SO4)3 + 6KOH = 2Fe(OH)3↓ + 3K2SO4;
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O.
Применение гидроксидов
Гидроксиды находят широкое применение в промышленности и быту. Например, большое значение имеет гидроксид кальция. Это белый рыхлый порошок. При смешивании его с водой образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диокисда углерода. Гашеную известь применяют дляприготовления бордосской смеси –средства борьбы с болезнями и вредителями растений. Известковое молоко широко используют в химической промышленности, например при производстве сахара, соды и других веществ.
Гидроксид натрия применяют для очистки нефти, производства мыла, в текстильной промышленности. Гидроксид калия и гидроксид лития используют в аккумуляторах.
Примеры решения задач
| Задание | В одном из гидроксидов олова массовая доля элементов равна: олова – 63,6%; кислорода – 34,2%; водорода – 2,2%. Определите формулу этого гидроксида. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (олово), «у» (кислород) и «z» (водород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y:z = ω(Sn)/Ar(Sn) : ω(O)/Ar(O) : ω(H)/Ar(H); x:y:z = 63,6/119 : 34,2/16 : 2,1/1; x:y:z = 0,53 : 2,14 : 2,1 = 1 : 4 : 4. Значит формула гидроксида олова имеет вид Sn(OH)4. |
| Ответ | Формула гидроксида олова имеет вид Sn(OH)4 |
| Задание | Определите массовую долю гидроксида бария в растворе, полученном при смешивании воды массой 50 г и оксида бария массой 1,2 г. |
| Решение | Массовая доля вещества Х в растворе рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = m(X) / msolution × 100%. Масса раствора складывается из масс растворенного вещества и растворителя: msolution = m(H2O) + m(BaO) = 50 + 1,2 = 51,2 г. Запишем уравнение реакции получения гидроксида бария: BaO + H2O = Ba(OH)2. Рассчитаем количества моль исходных веществ: n(H2O) = m(H2O) / M(H2O); M(H2O) = 18 г/моль; n(H2O) = 50 / 18 = 2,8 моль. n(BaO) = m(BaO) / M(BaO); M(BaO) = 153 г/моль; n(BaO) = 1,2 / 153 = 0,008 моль. Расчет ведем по соединению, находящемуся в недостатке (оксид бария). Согласно уравнению n(BaO) :n(Ba(OH)2) = 1:1, т.е. n(Ba(OH)2) = n(BaO) = 1,04 моль. Тогда масса образовавшегося гидроксида бария будет равна: m(Ba(OH)2) = n(Ba(OH)2) × M(Ba(OH)2); M(Ba(OH)2) = 171 г/моль; m(Ba(OH)2) = 0,008 ×171 = 1,368 г. Найдем массовую долю гидроксида бария в растворе: ω (Ba(OH)2) = 1,368 / 51,2 × 100% = 2,67%. |
| Ответ | Массовая доля гидроксида бария равна 2,67% |
