§21. Вода. Основания
Вопрос в начале параграфа
✓ Гидросфера − водная оболочка Земли, которая включает в себя всю химически не связанную воду: жидкую, твёрдую, газообразную. Почему химически не связанную?
Ответ:
В природе химически связанная вода присутствует не только в живых организмах, но и в различных минералах, например в гипсе ($CaSO_{4}$ * 2$H_{2}$O), мирабилите, или глауберовой соли ($Na_{2}$ $SO_{4}$ * 10$H_{2}$O), и др. Такая вода не учитывается в объёме гидросферы.
Вопрос (стр.90)
? А какими химическими свойствами обладает вода?
Ответ:
Вода реагирует с оксидами, например, оксидами серы и кальция:
$SO_{2}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{3}$
$SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$
CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_{2}$
Лабораторный опыт 15
1. Поместите в штатив три пробирки и налейте в них по 2 мл раствора щёлочи. В каждую пробирку добавьте с помощью пипетки по 2−3 капли растворов индикаторов: в первую − лакмуса, во вторую − метилового оранжевого, в третью − фенолфталеина. Как изменилась окраска индикаторов? Измените условия опыта. С помощью пипетки нанесите каплю щёлочи на полоску универсальной индикаторной бумаги. Определите среду раствора по эталонной шкале.
Ответ:
Щелочной раствор окрасил лакмус в синий цвет, метилоранж − в желтый, а фенолфталеин − в малиновый.
Полоска универсальной индикаторной бумаги покажет pH = 14, то есть щелочную среду.
Проверьте свои знания
1. Какие вещества называют основаниями? Из перечисленных формул веществ выпишите формулы: а) щелочей; б) нерастворимых в воде оснований: $H_{2}$S, LiOH, NiO, $Fe(OH)_ {2}$, $Sr(OH)_ {2}$, $Cu(OH)_ {2}$, KOH, $Cr(OH)_{2}$, RbOH.
Ответ:
а) щелочи: LiOH, KOH, RbOH.
б) нерастворимые в воде основания: $Fe(OH)_ {2}$, $Sr(OH)_ {2}$, $Cu(OH)_ {2}$, $Cr(OH)_ {2}$.
$H_ {2}$S не относится к щелочам или нерастворимым в воде основаниям, $H_ {2}$S относится к классу кислот.
2. Как классифицируют основания по растворимости? Из какого источника следует получать данные о ней?
Ответ:
По растворимости в воде все основания делят на две группы: растворимые основания, или щёлочи, и нерастворимые основания. Получать данные о ней следует из таблицы растворимости.
Примените свои знания
3. Массовая доля металла M в основании, формула которого $M(OH)_{2}$, равна 80,1 %. Определите, что это за металл.
Ответ:
Запишем формулу для нахождения массовой доли:
ω = n * Ar : Mr * 100%
Пусть Ar = x, тогда 0,801 = 1 * x : (x + 34)
x = 137, следовательно, M − Ba (барий).
4. Какое количество вещества составляет 390 г гидроксида кальция?
Ответ:
Дано:
m ($Ca(OH)_{2}$) = 390 г
Найти:
n ($Ca(OH)_{2}$) − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения количества вещества:
n = m : M, где:
m − масса вещества;
M − молярная масса.
Рассчитаем M($Ca(OH)_ {2}$) = 40 + 32 + 2 = 74 г/моль
n = 390 г : 74 г/моль = 5,27 моль
Ответ: n ($Ca(OH)_{2}$) = 5,27 моль.
5. Найдите массу 5 моль гидроксида железа(II) и массу 0,5 моль гидроксида железа(III).
Ответ:
Дано:
n ($Fe(OH)_{2}$) = 5 моль
n ($Fe(OH)_{3}$) = 0,5 моль
Найти:
m ($Fe(OH)_{2}$) − ?
m ($Fe(OH)_{3}$) − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения массы:
m = n * M, где
n − количество вещества
M − молярная масса
$Fe(OH)_ {2}$ − формула гидроксида железа(II)
$Fe(OH)_ {3}$ − формула гидроксида железа(III)
Найдем M($Fe(OH)_ {2}$) = 56 + 32 + 2 = 90 г/моль
m($Fe(OH)_ {2}$) = 5 моль * 90 г/моль = 450 г
Найдем M($Fe(OH)_ {3}$) = 56 + 48 + 3 = 107 г/моль
m($Fe(OH)_ {3}$) = 0,5 моль * 107 г/моль = 53,5 г
Ответ: масса 5 моль гидроксида железа(II) − 450 г; масса 0,5 моль гидроксида железа(III) − 53,5 г.
6. Запишите уравнения реакций, характеризующие получение и свойства оснований по следующим схемам:
а) $K_{2}$O + $H_{2}$O → …
б) K + $H_{2}$O → … + …
Укажите тип реакций по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», а также названия соединений.
Ответ:
а) $K_{2}$O + $H_{2}$O = 2KOH − реакция соединения.
$K_{2}$O − оксид калия
$H_{2}$O − оксид водорода
KOH − гидроксид калия
б) K + $H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$ − реакция замещения
K − калий
$H_{2}$O − оксид водорода
KOH − гидроксид калия
$H_{2}$ − водород
Используйте дополнительную информацию
7. Подготовьте сообщение о получении и применении одной из щелочей. Аргументируйте выбор щёлочи.
Ответ:
Гидроксид натрия − самая распространенная щелочь. Она хорошо растворима в воде. Получают ее чаще всего электролизом раствора хлорида натрия:
NaCl + $H_{2}$O = 2NaOH + $Cl_{2}$ + $H_{2}$
Но можно рассмотреть еще несколько вариантов ее получения, например взаимодействие натрия с водой:
2Na + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$
Или взаимодействие оксида натрия с водой:
$Na_{2}$О + $H_{2}$O = 2NaOH
Эта щелочь применяется в производстве мыла, искусственного шелка, бумаги, красителей, а также для очистки бензина, керосина. Также зарегистрирована в качестве пищевой добавки E524.