Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

• с кислотами:

Na2O + 2НС1 = 2NaCl + Н2О,

СаО + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Н2О,

MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O;

• с кислотными и амфотерными оксидами:

MgO + SO3 = MgSO4,

СаО + СО2 = СаСО3,

К2о + А12оз = 2КА1О2,

СаО + ZnO = CaZnO2.

Гидроксиды щелочных и ЩЗМ — щелочи, т. е. наиболее сильные основания (особенно в случае щелочных металлов).

При нагревании гидроксиды большинства щелочных ме­ таллов плавятся и кипят без разложения, а гидроксиды Li, Mg, Са, Sr и Ва разлагаются при плавлении или кипении с обра­ зованием воды и оксида металла:

Гидроксиды щелочных и ЩЗМ реагируют:

• со всеми кислотами:

3NaOH + Н3РО4 = Na3PO4 + ЗН2О,

2КОН + H2SO4 = K2SO4 + 2Н2О,

Са(ОН)2 + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Са + 2Н2О,

Ва(ОН)2 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + 2Н2О;

• с кислотными и амфотерными оксидами:

6NaOH + Р2О5 + 2Na3PO4 + ЗН2О,

Са(ОН)2 + SO3 = Са8О4Ф + Н2О,

6NaOH + А12О3 + ЗН2О = 2Na3[Al(OH)6];

•с амфотерными гидроксидами (в растворе и при сплав­ лении):

ЗКОН + А1(ОН)3 (р-р) = К3[А1(ОН)6],

КОН (тв) + А1(ОН)3 = КА1О2 + 2Н2О;

•со всеми кислыми солями и растворимыми средними солями (если образуется осадок):

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + Н2О,

2NaOH + CuSO4 = Си(ОН),Ф + Na2SO4,

Ca(OH), + FeCl2 = Ре(ОН)2Ф + СаС12;

• co всеми солями аммония:

2NH4C1 + Ва(ОН)2 = ВаС12 + 2NH3 • Н2О;

• с некоторыми металлами (Al, Zn, Be):

6КОН + 2А1 + 6Н2О = 2К3[А1(ОН)6] + ЗН2Т;

• с неметаллами (Cl2, S, Р, Si):

6КОН + ЗС12 = 5КС1 + ксю3 + зн2о,

2NaOH + С12 наХ0Л°да NaCl + NaClO + Н2О,

2КОН + Si + Н2О = K2SiO3 + 2Н2Т.

Гидроксид магния — слабое нерастворимое в воде осно­ вание, которое хорошо растворяется в сильных кислотах:

Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + ЗН2О.

Водный раствор Са(ОН)2 называется известковой водой, а

взвесь (суспензия) Са(ОН), в воде — известковым молоком.

В промышленности NaOH и КОН получают электролизом

водных растворов хлоридов натрия или калия.

Находим:

М(Х{) + Л/(Х2) = 162 + 30 = 192 (г/моль).

Ответ: 192 г/моль.

Области применения важнейших соединений элементов IA- и ПА-групп указаны в приложении 4.

18.4. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СОЕДИНЕНИЙ НАТРИЯ, КАЛИЯ, КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ

На долю ионов этих металлов в организме человека при­

ходится 99 % от массы ионов всех металлов. Важнейшую роль играют ионы Na+ и К+, участвующие в процессах передачи нервного импульса. Для поддержания водного режима в орга­ низме важно соотношение между Na+ и К+-ионами. В орга­ низме человека концентрация К+-ионов внутри клеток в 12—15 раз выше, чем ионов Na+, а в межклеточном простран­ стве — наоборот. Такое различие в концентрации ионов по­ зволяет регулировать водные потоки через мембраны (калие- во-натриевый насос).

В растениях калий способствует фотосинтезу, а также сти­ мулирует процесс прорастания семян.

Магний входит в состав хлорофилла — пигмента зеленых растений, играющего важную роль в фотосинтезе. Соединения кальция составляют основу скелета всех позвоночных, зубов животных и людей, скорлупы яиц птиц и пресмыкающихся. Ионы Са2+ входят в состав белков и ферментативных систем, оказывающих влияние на свертываемость крови, осмотическое

давление в клетках.

Отметим, что концентрация Са2+-ионов внутри клеток в

1000 раз меньше, чем вне клеток, тогда как Mg2+-HOHOB, на­

оборот, больше внутри клеток. Поэтому ионы кальция стиму­ лируют внеклеточные ферменты, а ионы магния — внутри­

клеточные.

Постоянную жесткость устраняют добавлением Na2CO3:

СаС12 + Na2CO3 = СаСО3^ + 2NaCl,

MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3^ + Na2SO4.

Как временную, так и постоянную жесткость воды можно устранить добавлением растворимых фосфатов, поташа и дру­ гих веществ, осаждающих Са2+- и Mg2+-noHbi.

Напишите уравнения реакций, протекающих при устранении жесткости воды с помощью фосфата натрия.

Решение.

ЗСа(НСО3)2 + 2Na3PO4 = Са3(РО4)21 + 6NaHCO3,

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Са3(РО4)2Ф + 3Na2SO4,

ЗСаС12 + 2Na3PO4 = Са3(РО4)2^ + 6NaCl.

Аналогичные уравнения реакций можно написать для солей магния: Mg(HCO3)2, MgSO4, MgCL,.

18.6. АЛЮМИНИЙ.

ОКСИД И ГИДРОКСИД АЛЮМИНИЯ

Алюминий — типичный представитель металлов p-семей­ ства. Электронная конфигурация внешнего электронного слоя основного состояния атома ЗСЗр1. По сравнению с располо­ женным в этом же периоде магнием заряд ядра атома алюми­ ния больше, поэтому атом А1 имеет большие значения сродства к электрону и электроотрицательности. Степень ионности свя­ зи в соединениях алюминия меньше, чем в соединениях маг­ ния и тем более щелочных и ЩЗМ. В устойчивых соедине­ ниях алюминий проявляет только одну степень окисления, равную +3.

Простое вещество алюминий — светлый металл, сравни­ тельно мягкий, легкоплавкий, легкий, имеет высокие тепло- и электропроводность. В природе существует только в виде со­ единений, по распространенности в земной коре занимает

первое место среди металлов, в промышленности получают электролизом оксида А12О3 в расплавленном криолите, который понижает температуру плавления оксида алюминия:

2А12О3 I 4А1 + ЗО2Т

В лаборатории небольшие количества А1 получают по реакции:

А1С13 + ЗК = ЗКС1 + А1

(таким способом А1 был получен впервые).

Химические свойства алюминия и его соединений. Со­ гласно положению в электрохимическом ряду напряжений металлов, алюминий довольно активный металл, однако это справедливо только в отношении алюминия, очищенного от оксидной пленки. Обычная алюминиевая проволока в воде не растворяется, потому что покрыта прочной оксидной пленкой.

Оксидную пленку с поверхности алюминия лучше всего снять амальгамированием, т. е. погружением алюминиевого образца в раствор соли ртути(П), что приводит к образованию ртути:

2А1 + 3HgCl2 = 2А1С13 + 3Hg.

Ртуть осаждается на поверхности алюминия, образуя амаль­ гаму — сплав А1 и Hg. Амальгама препятствует образованию оксидной пленки, поэтому амальгированный алюминий взаи­ модействует с водой:

2А1 + 6Н2О = 2А1(ОН)3 + ЗН2Т.

Для снятия оксидной пленки можно воспользоваться рас­ творами щелочей или кислот.

Алюминий взаимодействует как с простыми, так и со слож­ ными веществами:

•и в реакциях с оксидами металлов (метод получения не­ которых металлов — алюмотермия)-.

2А1 + Сг2О3 = 2Сг + А12О3,

2А1 + 4СаО = Са(А1О2)2 + ЗСа,

8А1 + 3Fe3O4 = 4А12О3 + 9Fe.

1.В реакциях А1, А1,О3 и А1(ОН)3 с кислотами и кис­ лотными оксидами образуются соли, в составе ко­ торых алюминий находится в катионной части соли в виде катиона Al3+: А1С13, A12(SO4)3, A1(NO3)3 и т. п.

2.В реакциях А1, А12О3 и А1(ОН)3 с основными окси­ дами, расплавами щелочей и карбонатами образу­ ются соли анионного типа, в составе которых алю­ миний находится в анионе АЮ;: КАЮ2, Ва(А1О2)2 и т. п.

3.В реакциях А1, А12О3, А1(ОН)3 и солей А1 с избыт­ ком водного раствора щелочи образуются комплекс­ ные гидроксосоли, в составе которых алюминий находится в анионе [А1(ОН)6]3-: К3[А1(ОН)6],

Ва3[А1(ОН)6]2 и т. п.

Оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свой­ ства, т. е. растворяются как в кислотах, так и в щелочах (это относится только к А12О3, полученному при низкой темпера­ туре и имеющему рыхлую структуру).

Оксид алюминия А12О3 — твердое, белое, очень тугоплав­ кое вещество, нерастворимое в воде. Как амфотерный оксид, А12О3 растворяется в сильных кислотах:

А12О3 + 6НС1 = 2А1С13 + ЗН2О,

А12О3 + 3H2SO4 = A12(SO4)3 + ЗН2О,

ALO, + 6HNO, = 2A1(NO,), + ЗН7О,

а также в водных растворах щелочей:

А12О3 + 6NaOH + ЗН2О = 2Na3[Al(OH)6],

В растворимое состояние А12О3 можно также перевести сплавлением его со щелочами и карбонатами:

А12О3 + 2NaOH (тв) = 2NaA102 + Н2ОТ,

А12О3 + Na2CO3 (тв) = 2NaAlO2 + CO2t,

Al,О, + СаСО, = Са(А1О,), + СО,Т.

Оксид алюминия реагирует с основными и некоторыми кислотными оксидами:

А1,О3 + К2О = 2КА1О,,

А12О3 + СаО = Са(А1О2)2,

А12О3 + 3SO3 = A12(SO4)3.

В промышленности оксид алюминия получают из бокситов или нефелинов. В лаборатории оксид алюминия можно полу­ чить прямым окислением (сжиганием) порошкообразного алю­ миния или термическим разложением гидроксида либо нитра­ та алюминия:

4А1 + 30, = 2А12О3,

2А1(ОН)3 = А1,03 + ЗН,О,

4A1(NO3)3 = 2А1,О3 + 12NO2T + 3O2t

Гидроксид алюминия А1(0Н)3 —- белое, твердое вещество,

в воде не растворяется, термически неустойчив, слабый элект­ ролит с амфотерными свойствами.

Гидроксид алюминия хорошо растворяется;

• в сильных кислотах:

А1(ОН)3 + ЗНС1 = А1С13 + ЗН2О,

2А1(ОН)3 + 3H2SO4 = A1,(SO4)3 + 6Н2О,

А1(0Н)3 + 3HNO3 = A1(NO3)3 + ЗН2О;

• в расплавах или растворах щелочей:

ч сплавление

А1(0Н)3 + ЗКОН (р-р) - К3[А1(ОН)6].