4.6.2. Получение кислых солей
1. Неполная нейтрализация многоосновной кислоты или кислотного оксида основанием (недостаток основания):
2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O
H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 + 2H2O
P2O5 + 4NaOH = 2Na2HPO4 + H2O
P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4
2. Взаимодействие средней соли с многоосновной кислотой:
а) для реакции можно взять ту же кислоту, которая образует среднюю соль:
Na2SO4 + H2SO4 = 2NaHSO4
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2
б) в реакции может участвовать другая кислота (отличная от кислоты, образовавшей среднюю соль):
NaCl (тв) + H2SO4 (конц) = NaHSO4 + HCl
Сa3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
3. Взаимодействие средних солей с оксидами, соответствующими многоосновным кислотам, в водных растворах:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
4.6.3. Получение основных солей
1. Неполная нейтрализация многоосновного основания кислотой (недостаток кислоты):
Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O
Fe(OH)3 + 2HCl = FeOHCl2 + 2H2O
2. Неполный обмен между средней солью и щелочью (недостаток щелочи):
2CuSO4 + 2NaOH = (CuOH)2SO4 + Na2SO4
Кислые и основные соли могут образовываться при гидролизе средних солей:
Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH
CuCl2 + H2O CuOHCl + HCl
4.6.4. Перевод кислых и основных солей в средние соли
Для перевода кислых и основных солей в средние нужно донейтрализовать.
При донейтрализации кислой соли тем же основанием, которое образует данную соль, получают одну среднюю соль, а при донейтрализации другим основанием – две средние соли. Для перевода кислой соли в среднюю предпочтительнее брать растворимое основание:
Ca(HSO4)2 + Ca(OH)2 = 2CaSO4 + 2H2O
Ca(HSO4)2 + 2NaOH = CaSO4 + Na2SO4 + 2H2O
При донейтрализации основной соли той же кислотой, которая образует данную соль, получают одну среднюю соль, а при донейтрализации другой кислотой – две средние соли:
(CuOH)2SO4 + H2SO4 = 2CuSO4 + 2H2O
(CuOH)2SO4+ 2HCl = CuSO4 + CuCl2 + 2H2O
Взаимные превращения кислых, средних и основных солей можно рассмотреть на следующем примере:
1. FeSO4 + H2SO4 = Fe(HSO4)2
2. Fe(HSO4)2 + 2KОН = FeSO4 + K2SO4 + 2H2O
3. 2FeSO4 + 2KOH = (FeOH)2SO4 + K2SO4
4. (FeOH)2SO4 + H2SO4 = 2FeSO4 + 2H2O
4.7. Области применения солей
Ряд солей являются соединениями, необходимыми в значительных количествах для обеспечения жизнедеятельности животных и растительных организмов (соли натрия, калия, кальция, а также соли, содержащие азот и фосфор). Ниже на примерах отдельных солей показаны области применения представителей данного класса неорганических соединений, в том числе в нефтяной промышленности.
NaCl – хлорид натрия. О широте использования этой соли говорит тот факт, что мировая добыча этого вещества составляет 200 млн.т.
NaCl широко используется в пищевой промышленности, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, соды (Na2CO3). Эта соль находит разнообразное применение в нефтяной промышленности, например, как добавка в буровые растворы для предупреждения образования каверн при бурении скважин, как регулятор сроков схватывания цементных тампонирующих составов, для понижения температуры замерзания (антифриз) буровых и цементных растворов.
KCl – хлорид калия. Входит в состав буровых растворов, способствующих сохранению устойчивости стенок скважин в глинистых породах, является распространенным калийным удобрением.
Na2CO3 – карбонат натрия, сода, натрий углекислый. Входит в состав смесей для производства стекла, моющих и чистящих средств. Реагент для увеличения щелочности среды, улучшения качества глин для глинистых буровых растворов. Используется для устранения жесткости воды при её подготовке к использованию (например, в котлах), широко используется для очистки природного газа от сероводорода и производства реагентов для буровых и тампонажных растворов.
NaHCO3 – гидрокарбонат натрия (натрий углекислый кислый, питьевая сода) используется как пищевой продукт при выпечке кондитерских изделий.
Al2(SO4)3 – сульфат алюминия. Компонент буровых растворов, коагулянт для очистки воды от тонкодисперсных взвешенных частиц.
Na2B4O7 – тетраборат натрия, бура. Является эффективным реагентом-замедлителем схватывания цементных растворов, ингибитором термоокислительной деструкции защитных реагентов на основе эфиров целлюлозы.
BaSO4 – сульфат бария, барит, тяжелый шпат. Используется в качестве утяжелителя ( = 4,5 г/см3) буровых и тампонажных растворов.
Na2SO4 – сульфат натрия (натрий сернокислый, глауберова соль). Используется как лекарственное средство.
FeSO4 – сульфат железа (II), железный купорос. Используется для приготовления феррохромлигносульфоната – реагента-стабили-затора буровых растворов.
FeCl3 – хлорид железа (III). В сочетании со щелочью используется для очистки воды от сероводорода при бурении скважин водой, для закачки в сероводородосодержащие пласты с целью снижения их проницаемости, как добавка к цементам с целью повышения их сероводородостойкости, для очистки воды от взвешенных частиц.
CaCO3 – карбонат кальция в виде мела, известняка. Является сырьем для производства негашеной извести CaO, используется в металлургии, строительстве. Применяется в бурении в качестве утяжелителя и наполнителя буровых растворов.
CaSO4 – сульфат кальция. В виде алебастра (2CaSO4 · H2O) широко используется в строительстве, входит в состав быстротвердеющих вяжущих средств. При добавке к буровым растворам в виде ангидрида (CaSO4) или гипса (CaSO4 · 2H2O) придает устойчивость разбуриваемым глинистым породам.
CaCl2 – хлорид кальция. Сильно снижает температуру замерзания растворов (антифриз). Применяется для создания растворов высокой плотности, не содержащих твердой фазы, эффективных для вскрытия продуктивных пластов.
Na2SiO3 – силикат натрия. Используется для закрепления неустойчивых грунтов, для приготовления быстросхватывающихся смесей, ингибитор коррозии металлов.
AgNO3 – нитрат серебра. Используется для химического анализа, в том числе пластовых вод, фильтратов буровых растворов на содержание ионов хлора.
Na2SO3 – сульфит натрия. Используется для химического удаления кислорода (деаэрация) из воды в целях борьбы с коррозией при закачке сточных вод, для ингибирования термоокислительной деструкции защитных реагентов.
Na2Cr2O7 – дихромат натрия. Используется в нефтяной промышленности в качестве высокотемпературного понизителя вязкости буровых растворов, ингибитора коррозии алюминия, для приготовления ряда реагентов.
KСlO3 – хлорат калия (калий хлорноватокислый, бертолетова соль). Применяется в зажигательных смесях для головок спичек.