Кислые и основные соли
Многие считают, что кислая соль обязательно даёт кислый раствор, а основная — щелочной. Название соли говорит только о её составе. Среду раствора задаёт гидролиз, и тут легко ошибиться: питьевая сода NaHCO3 — кислая соль, но её водный раствор слабощелочной. На ЕГЭ эта путаница стоит баллов сразу в двух заданиях — на среду растворов и на цепочки превращений.
❌ Раствор кислой соли всегда кислый. ✅ Раствор NaHSO4 кислый, потому что ион HSO4− отщепляет H+. Раствор NaHCO3 слабощелочной: ион HCO3− сильнее гидролизуется, чем диссоциирует.
❌ HCl и HNO3 образуют кислые соли. ✅ Кислые соли дают только многоосновные кислоты: H2SO4, H2CO3, H3PO4, H2S.
❌ NaHSO4 называют сульфатом натрия. ✅ Это гидросульфат натрия; сульфат — Na2SO4.
❌ Основную соль может дать любое основание. ✅ Нужны две или три гидроксогруппы, как у Mg(OH)2 и Al(OH)3; у NaOH основных солей нет.
Кислая соль сохраняет часть водорода кислоты
Кислая соль — продукт неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла. В соляной кислоте всего один атом водорода, и когда его заменил металл, в анионе водорода уже не остаётся, поэтому HCl и другие одноосновные кислоты кислых солей не образуют. У серной кислоты два атома водорода, поэтому у натрия две соли: Na2SO4 и NaHSO4. У фосфорной кислоты три атома водорода, и солей натрия тоже три — Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4.
Названия строят приставкой «гидро» для одного атома водорода в анионе и «дигидро» для двух. NaHCO3 — гидрокарбонат натрия, Na2HPO4 — гидрофосфат натрия, Ca(H2PO4)2 — дигидрофосфат кальция. Последняя соль продаётся как двойной суперфосфат. Это фосфорное удобрение и при этом кислая соль.
Какая соль получится, решает соотношение веществ. Избыток кислоты даёт кислую соль, избыток щёлочи — среднюю:
NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O, соотношение 1 : 1;
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O, соотношение 2 : 1;
NaOH + CO2 → NaHCO3, соотношение 1 : 1;
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O, соотношение 2 : 1.
Щёлочь превращает кислую соль в среднюю
Оставшийся в анионе водород замещается щёлочью: NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O. Обратный путь тоже существует. Если через раствор кальцинированной соды Na2CO3 пропускать углекислый газ, средняя соль переходит в кислую: Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3.
Та же реакция идёт в природе с известняком. Дождевая вода, в которой растворён углекислый газ из воздуха и почвы, за тысячи лет растворяет целые пласты известняка и оставляет в толще породы пустоты: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2. Так появляются карстовые пещеры и жёсткая вода. В чайнике процесс идёт обратно: при кипячении гидрокарбонат кальция разлагается, Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O, и на стенках оседает накипь.
Кислые соли при нагревании разлагаются легче средних. Питьевая сода в духовке теряет углекислый газ, и пузырьки поднимают тесто: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O. Карбонат натрия при той же температуре не меняется.
Задача 1. Через раствор, содержащий 8 г гидроксида натрия, пропустили 4,48 л углекислого газа (н. у.). Определи, какая соль образовалась, и вычисли её массу.
M(NaOH) = 40 г/моль, n(NaOH) = 8 / 40 = 0,2 моль.
n(CO2) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль.
Щёлочь и газ взяты в соотношении 1 : 1, поэтому идёт реакция NaOH + CO2 → NaHCO3, и соли тоже 0,2 моль.
M(NaHCO3) = 23 + 1 + 12 + 3 · 16 = 84 г/моль; m = 0,2 · 84 = 16,8 г.
Ответ: образовался гидрокарбонат натрия NaHCO3 массой 16,8 г.
Гидрокарбонат-ион реагирует и с кислотой, и со щёлочью
Ион HCO3− может и отдать протон, и принять его. Со щёлочью он даёт карбонат. С кислотой выделяется углекислый газ: NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O. Отсюда шипение, когда соду гасят уксусом.
На этой паре свойств держится одна из буферных систем крови. Гидрокарбонат-ионы связывают лишние ионы H+, угольная кислота — лишние OH−, и pH крови остаётся в пределах 7,35–7,45. Сдвиг даже на несколько десятых опасен для жизни. Соду когда-то пили от изжоги, но при частой изжоге нужен врач.
Разобрать тему с учителем
В онлайн-школе «Моя школа LS» химию 11 класса разбирают на живых уроках в малых группах: учитель проверяет цепочки и расчёты на соли перед контрольной и ЕГЭ.
Основная соль содержит гидроксогруппу
Основная соль — продукт неполного замещения гидроксогрупп основания на кислотный остаток. Если соляной кислоты не хватает, гидроксид магния даёт гидроксохлорид: Mg(OH)2 + HCl → MgOHCl + H2O. У гидроксида алюминия три группы OH, поэтому основных солей две — AlOHCl2 (гидроксохлорид) и Al(OH)2Cl (дигидроксохлорид).
Избыток кислоты доводит основную соль до средней: MgOHCl + HCl → MgCl2 + H2O. Порядок записи в формуле постоянный. Сначала металл, затем гидроксогруппа, в конце кислотный остаток.
Задача 2. К раствору, содержащему 9,8 г фосфорной кислоты, добавили раствор с 8 г гидроксида натрия. Определи формулу соли и вычисли её массу.
M(H3PO4) = 3 + 31 + 64 = 98 г/моль, n = 9,8 / 98 = 0,1 моль.
n(NaOH) = 8 / 40 = 0,2 моль.
Кислоты и щёлочи 1 : 2, значит, замещаются два атома водорода: H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O.
M(Na2HPO4) = 46 + 1 + 31 + 64 = 142 г/моль; m = 0,1 · 142 = 14,2 г.
Ответ: гидрофосфат натрия Na2HPO4, 14,2 г.
Задача 3. Вычисли объём углекислого газа (н. у.), который выделится при прокаливании 16,8 г гидрокарбоната натрия.
Уравнение: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O.
n(NaHCO3) = 16,8 / 84 = 0,2 моль.
Газа по уравнению вдвое меньше: n(CO2) = 0,2 / 2 = 0,1 моль.
V = 0,1 · 22,4 = 2,24 л.
Ответ: 2,24 л CO2.
В кислой соли в анионе остался водород кислоты: NaHSO4, KH2PO4, Ca(HCO3)2. В средней соли весь водород замещён металлом: Na2SO4, K3PO4, CaCO3. Кислые соли дают только многоосновные кислоты.
Кислота и щёлочь взяты в соотношении 1 : 3, значит, замещаются все три атома водорода. Уравнение: H3PO4 + 3KOH → K3PO4 + 3H2O. Получается 0,1 моль средней соли — фосфата калия. При соотношении 1 : 1 вышел бы KH2PO4, при 1 : 2 — K2HPO4.
Питьевая сода NaHCO3 — кислая соль: её кладут в тесто, и при нагревании она выделяет углекислый газ. Двойной суперфосфат Ca(H2PO4)2 продают как фосфорное удобрение. Гидрокарбонаты кальция и магния растворены в жёсткой воде и при кипячении дают накипь.
Оцените урок:
