Тема 5. Соли. Кристаллогидраты.

Соли - сложные вещества, состоящие из атомов металла (или более сложных катионных групп) и кислотных остатков. С точки зрения теории электролитической диссоциации это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла (или аммония NН⁴⁺) и анионы кислотного остатка.

По составу соли подразделяют на средние (нормальные), кислые (гидросоли), основные (гидроксосоли), двойные, смешанные и комплексные (см. таблицу).

Многие соли выделяются из водных растворов в виде кристаллогидратов - веществ, в кристаллы которых входят молекулы воды, такая вода называется кристаллизационной. Состав кристаллогидратов принято изображать формулами, показывающими, какое количество кристаллизационной воды содержит кристаллогидрат. Например, кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос), содержащий на один моль CuSO₄ пять молей воды, изображается формулой CuSO₄∙5H₂O, кристаллогидрат сульфата натрия (глауберова соль) - формулой Na₂SO₄∙10H₂O.

Таблица. Классификация солей по составу

Средние (нормальные)	Кислые (гидросоли)	Основные (гидроксосоли)	Двойные	Комплексные
продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл AlCl3	продукт неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл КHSO4 СаHPO4 NaH2PO4	продукт неполного замещения ОН^--групп основания на кислотный остаток FeOHCl	содержат два разных металла и один кислотный остаток КNaSO4	содержат комплексный катион и/или комплексный анион [Cu(NH3)4]SO4 K3[Fe3(CN)6]

 

Химические свойства солей

1. Диссоциация: средние и двойные соли, растворимые в воде, диссоциируют полностью, у кислых и основных солей диссоциация происходит ступенчато. Растворимые соли, образованные хотя бы одним слабым электролитом, подвергаются гидролизу. Растворы таких солей могут иметь щелочную или кислую среду и взаимодействовать с индикаторами:

NaCl→ Na⁺ + Cl^–

КNaSO₄→ К⁺ + Na⁺ + SO₄^2–

КHSO₄ К⁺ + НSO₄^– HSO4^– H⁺ + SO₄^2–

FeOHCl FeOH⁺ + Cl^– FeOH⁺ Fe²⁺ + OH^–

AlCl₃ + H₂O AlOHCl₂ + HCl

2. Разложение при нагревании.

Кристаллогидраты солей при нагревании  теряют кристаллизационную воду:

CuSO₄∙5H₂O CuSO₄ + 5H₂O

Гидрокарбонаты при нагревании (кальцинировании) переходят в карбонаты:

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃+H₂O+ СО₂

Карбонаты, сульфиты, сульфаты при нагревании могут разлагаться на оксид металла и кислотный оксид: 

СаСO₃ СаO + СО₂

Нитраты от щелочных металлов (кроме лития) до магния и нитрат никеля (II) разлагаются при нагревании на нитрит металла и кислород:

Ni(NO₃)₂ Ni(NO₂)₂ + O₂

Нитраты металлов после меди (Hg(NO₃)₂, AgNO₃) разлагаются до свободного металла, диоксида азота и кислорода:

Hg(NO₃)₂ Hg+2NO₂+O₂

Нитраты остальных металлов (в том числе лития, магния и меди) разлагаются на оксид металла, диоксида азота и кислород:

2Cu(NO₃)₂ 2CuO+4NO₂+O₂

Нитрат и нитрит аммония:

NH₄NO₃ N₂O+2H₂O   

NH₄NO₂  N₂+ 2H₂O

3. Взаимодействие с кислотами: если соль образована более слабой (летучей) кислотой, или в результате реакции выпадает осадок, соли вступают с кислотами в реакции обмена:

2HCl + Na₂CO₃ →2NaCl + CO₂ + H₂O

СaCl₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2HCl^↑

Основные соли при действии кислот переходят в средние:

FeOHCl + HCl → FeCl₂ + H₂O

Средние соли, образованные многоосновными кислотами, при взаимодействии с ними образуют кислые соли: 

Na₂SO₄ + H₂SO₄ → 2NaHSO₄.

4. Взаимодействие со щелочами. Со щелочами реагируют соли, катионам которых соответствуют нерастворимые гидроксосоли или основания.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

2CuSO₄ + 2NaOH → (CuOH)₂SO₄↓ + Na₂SO₄

5. Взаимодействие с металлами: каждый предыдущий (более активный) металл в ряду напряжений вытесняет последующий за ним из раствора его соли:

Fe + CuSO₄ → Cu↓ + FeSO₄

 

Пример решения задачи на расчет массовой доли вещества

Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы: ω(Х) =m(Х)/m,

где ω(X)– массовая доля вещества Х, выражается в долях от единицы или в процентах

m(X) – масса вещества Х,

m – масса всей системы.

Задача: Выведите формулу кристаллогидрата сульфата железа (II), если при прокаливании 3,5 г кристаллогидрата остаётся 1,91 г безводной соли.

Решение:

Дано: m(FeSO₄∙nH₂O)=3,5 г; m(FeSO₄)=1,91 г. Найти: n-?

Составляем уравнение реакции: FeSO₄∙nH₂O→FeSO₄ + nH₂O

1 действие: Определяем количество вещества сульфата железа:

ν(FeSO₄) = m(FeSO₄)/ М(FeSO₄) = 1,91/152 = 0,0126 моль

2 действие: Из уравнения реакции: ν(FeSO₄∙nH₂O)= ν(FeSO₄) = 0,01256 моль.

3 действие: Рассчитываем молярную массу кристаллогидрата:

М(FeSO₄∙nH₂O)= m(FeSO₄∙nH₂O)/ ν(FeSO4•7H2O) =3,5 /0,0126 = 278 г. 

Количество моль кристаллизационной воды можно найти из формулы молярной массы: М(FeSO₄∙nH₂O)= М(FeSO₄) + n М(Н₂O)

278=152+18 n         n= 7

Ответ: FeSO₄∙7H₂O

Задачи для самостоятельной работы по теме «Соли».

Вариант 1.

1. Какая масса карбоната кальция образуется при кипячении раствора, содержащего 10 г гидрокабоната кальция?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 36,5 г соляной кислоты и гидроксида меди (II) массой 49 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата натрия, если при прокаливании 2,1110 г кристаллогидрата остаётся 0,9470 г безводной соли. 

Вариант 2.

1. Какая масса карбоната магния образуется при кипячении раствора, содержащего 10 г гидрокабоната магния?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 7,3 г соляной кислоты и гидроксида железа (III) массой 10,7 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида марганца (II), если при прокаливании 2,55 г кристаллогидрата остаётся 1,6226 г безводной соли. 

Вариант 3.

1. Какая масса средней соли образуется при прокаливании 10 г NaHCO₃?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 36,5 г соляной кислоты и гидроксида меди массой 49 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата Na₂RuO₄∙nH₂O если при прокаливании 1,1450 г кристаллогидрата остаётся 1,0550 г безводной соли.

Вариант 4.

1. Какая масса кальцинированной соды образуется при прокаливании 10 г гидрокабоната натрия?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г серной кислоты и гидроксида калия массой 5,6 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата кальция, если при прокаливании 4,3044 г кристаллогидрата выделяется 0,9006 г воды.

Вариант 5.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата калия массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 4,9 г серной кислоты и гидроксида калия массой 5,6 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата фосфата железа (III), если при прокаливании 1,6700 г кристаллогидрата остаётся 1,1921 г безводной соли

Вариант 6.

1. Какая масса карбоната кальция подверглась термическому разложению, если объём выделившегося углекислого газа составил 3,36 л (н.у.)?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 4,9 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 4 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата Na₂B₄O₇∙nH₂O если при прокаливании 1,9071 г кристаллогидрата остаётся 1,0063 г безводной соли

Вариант 7.

1. Какой объём кислорода (н.у.)  выделится при термическом разложении нитрата меди (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 4 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида магния, если при прокаливании 6,099 г кристаллогидрата выделяется 3,243 г воды

Вариант 8.

1. Какой объём диоксида азота (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата меди (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 12 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата K₂OsO₄∙nH₂O если при прокаливании 1,8440 г кристаллогидрата остаётся 1,6620 г безводной соли

 

Вариант 9.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата натрия массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 14,6 г соляной кислоты и гидроксида меди (II) массой 19,6 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида кальция, если при прокаливании 3,65 г кристаллогидрата выделяется 1,8 г воды

Вариант 10.

1. Какая масса карбоната бария образуется при кипячении раствора, содержащего 10 гидрокабоната бария?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии раствора, содержащего 16 г гидроксида натрия, и углекислого газа объёмом 4,48 л (н.у.)?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата кальция, если при прокаливании 2,1522 г кристаллогидрата остаётся 1,7019 г безводной соли. 

Вариант 11.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении Pb(NO₃)₂ массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 3,3 г сероводородной кислоты и гидроксида калия массой 5,6 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата натрия, если при прокаливании 4,222 г кристаллогидрата выделяется 2,328 г воды.

Вариант 12.

1. Какая масса карбоната цинка подверглась термическому разложению, если объём выделившегося углекислого газа составил 2,24 л (н.у.)?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 24,5 г ортофосфорной кислоты и гидроксида кальция массой 18,5 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида магния, если при прокаливании 2,0333 г кристаллогидрата остаётся 0,9523 г безводной соли.

Вариант 13.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата железа (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г ортофосфорной кислоты и гидроксида магния массой 5,8 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата Fe₃(PO₄)₂∙nH₂O, если при прокаливании 3,34 г кристаллогидрата выделяется 0,9558 г воды.

Вариант 14.

1. Какой объём диоксида азота (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата ртути (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 22,4 л (н.у.) сероводорода и такого же объёма аммиака?

3. Выведите формулу кристаллогидрата карбоната натрия, если при прокаливании 7,15 г кристаллогидрата остаётся 2,65 г безводной соли.

Вариант 15.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата серебра массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 8,96 л хлороводорода (н.у.) и гидроксида меди (II) массой 19,6 г?

3. Выведите формулу кристаллической соды Na₂CO₃∙nH₂O, если при прокаливании 4,29 г кристаллогидрата выделяется 2,7 г воды.

Вариант 16.

1. Какая масса нитрата никеля подверглась термическому разложению, если в результате реакции выделился газ объёмом 2,24 л?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 36,5 г соляной кислоты и гидроксида меди (II) массой 98 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата магния, если при прокаливании 45,6 г кристаллогидрата остаётся 24 г безводной соли. 

Вариант 17.

1. Какой объём углекислого газа выделяется при кипячении раствора, содержащего 10 г гидрокабоната магния?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 14,6 г соляной кислоты и гидроксида железа (III) массой 10,7 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата магния, если при прокаливании 22,8 г кристаллогидрата выделяется 10,8 г воды. 

Вариант 18.

1. Какой объём газа выделяется при прокаливании 10 г карбоната кальция?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 36,5 г соляной кислоты и гидроксида меди массой 9,8 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата карбоната магния, если при прокаливании 2,07 г кристаллогидрата остаётся 1,26 г безводной соли.

Вариант 19.

1. Какой объём газа выделяется при прокаливании 10 г нитрата лития?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г серной кислоты и гидроксида рубидия массой 50 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата карбоната магния, если 41,7 г кристаллогидрата теряют при обезвоживании 16,2 г воды.

Вариант 20.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата серебра массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 40 г сернистой кислоты и гидроксида калия массой 56 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида марганца (II), если при прокаливании 10 г кристаллогидрата остаётся 6,363 г безводной соли.

Вариант 21.

1. Какая масса карбоната бария подверглась термическому разложению, если объём выделившегося углекислого газа составил 3,36 л (н.у.)?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 4,9 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 8 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида марганца (II), если при прокаливании 20 г кристаллогидрата выделяется 7,274 г воды.

Вариант 22.

1. Какой объём кислорода (н.у.)  выделится при термическом разложении нитрата железа (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 16 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата натрия, если при прокаливании 10 г кристаллогидрата выделяется 4,7 г воды.

Вариант 23.

1. Какой объём диоксида азота (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата магния (II) массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 9,8 г ортофосфорной кислоты и гидроксида натрия массой 24 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата натрия, если при прокаливании 20 г кристаллогидрата остается 10,6 г воды безводной соли.

Вариант 24.

1. Какой объём газа образуется при термическом разложении 10 г хлорида аммония?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии 14,6 г соляной кислоты и гидроксида меди (II) массой 19,6 г?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида бария, если при прокаливании 10 г кристаллогидрата выделяется 1,475 г воды.

Вариант 25.

1. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при термическом разложении нитрата лития массой 10 г?

2. Какая масса соли образуется при взаимодействии раствора, содержащего 16 г гидроксида натрия, и углекислого газа объёмом 2,24 л (н.у.)?

3. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида бария, если при прокаливании 5 г кристаллогидрата образуется 4,2625 г сухого остатка.