Кислые соли

Задания на применение знаний о кислых солях встречаются в вариантах работ ЕГЭ
на разных уровнях сложности (А, В и С). Поэтому при подготовке учащихся к сдаче ЕГЭ
нужно рассмотреть следующие вопросы.

1. Определение и номенклатура.

Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот на металл. Номенклатура кислых солей отличается от средних только добавлением приставки «гидро…» или «дигидро…» к названию соли, например: NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия, Са(Н₂РО₄)₂ – дигидрофосфат кальция.

2. Получение.

Кислые соли получаются при взаимодействии кислот с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями, аммиаком, если кислота в избытке.

Например:

Zn + 2H₂SO₄ = H₂ + Zn(HSO₄)₂,

CaO + H₃PO₄ = CaHPO₄ + H₂O,

NaOH + H₂SO₄ = H₂O + NaHSO₄,

Na₂S + HCl = NaHS + NaCl,

NH₃ + H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄,

2NH₃ + H₃PO₄ = (NH₄)₂HPO₄.

Также кислые соли получаются при взаимодействии кислотных оксидов со щелочами, если оксид в избытке. Например:

CO₂ + NaOH = NaHCO₃,

2SO₂ + Ca(OH)₂ = Ca(HSO₃)₂.

3. Взаимопревращения.

Средняя соль кислая соль; например:

K₂СО₃ KНСО₃.

Чтобы из средней соли получить кислую, нужно добавить избыток кислоты или соответствующего оксида и воды:

K₂СО₃ + Н₂О + СО₂ = 2KНСО₃.

Чтобы из кислой соли получить среднюю, нужно добавить избыток щелочи:

KНСО₃ + KОН = K₂СО₃ + Н₂О.

Гидрокарбонаты разлагаются с образованием карбонатов при кипячении:

2KНСО₃ K₂СО₃ + Н₂О + СО₂.

4. Свойства.

Кислые соли проявляют свойства кислот, взаимодействуют с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями.

Например:

2KНSO₄ + Mg = H₂ + MgSO₄ + K₂SO₄,

2KHSO₄ + MgO = H₂O + MgSO₄ + K₂SO₄,

2KHSO₄ + 2NaOH = 2H₂O + K₂SO₄ + Na₂SO₄,

2KHSO₄ + Cu(OH)₂ = 2H₂O + K₂SO₄ + CuSO₄,

2KHSO₄ + MgCO₃ = H₂O + CO₂ + K₂SO₄ + MgSO₄,

2KHSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + K₂SO₄ + 2HCl.

5. Задачи на кислые соли. Образование одной соли.

При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о возможности образования кислых солей, поэтому сначала составляют уравнения всех возможных реакций. После нахождения количеств реагирующих веществ делают вывод о том, какая соль получится, и решают задачу по соответствующему уравнению.

З а д а ч а 1. Через раствор, содержащий 60 г NaOH, пропустили 44,8 л СО₂. Найти массу образовавшейся соли.

Дано:	Найти: m(соли).
m(NaOH) = 60 г,
V(CO2) = 44,8 л.

 

Р е ш е н и е

(NaOH) = m/M = 60 (г)/40 (г/моль) = 1,5 моль;

(СО₂) = V/V_m = 44,8 (л)/22,4 (л/моль) = 2 моль.

Поскольку (NaOH) : (CO₂) = 1,5 : 2 = 0,75 : 1, то делаем вывод, что СО₂ в избытке, следовательно, получится кислая соль:

NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

Количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшего гидроксида натрия:

(NaHCO₃) = 1,5 моль.

m(NaHCO₃) = M • = 84 (г/моль)•1,5 (моль) = 126 г.

Ответ: m(NaHCO₃) = 126 г.

З а д а ч а 2. Оксид фосфора(V) массой 2,84 г растворили в 120 г 9%-й ортофосфорной кислоты. Полученный раствор прокипятили, затем к нему добавили 6 г гидроксида натрия. Найти массу полученной соли.

Дано:	Найти: m(соли).
m(P2O5) = 2,84 г,
m(р-ра)(H3PO4) = 120 г,
(H3PO4) = 9 %,
m(NaOH) = 6 г.

Р е ш е н и е

(P₂O₅) = m/M = 2,84 (г)/142 (г/моль) = 0,02 моль,

следовательно, ₁(H₃PO₄ получ.) = 0,04 моль.

m(H₃PO₄) = m(р-ра)• = 120 (г)•0,09 = 10,8 г.

₂(H₃PO₄) = m/M = 10,8 (г)/98 (г/моль) = 0,11 моль,

(H₃PO₄) = ₁ + ₂ = 0,11 + 0,04 = 0,15 моль.

(NaOH) = m/M = 6 (г)/40 (г/моль) = 0,15 моль.

Поскольку

(H₃PO₄) : (NaOH) = 0,15 : 0,15 = 1 : 1,

то получится дигидрофосфат натрия:

(NaH₂PO₄) = 0,15 моль,

m(NaH₂PO₄) = M• = 120 (г/моль)•0,15 (моль) = 18 г.

Ответ: m(NaH₂PO₄) = 18 г.

З а д а ч а 3. Сероводород объемом 8,96 л пропустили через 340 г 2%-го раствора аммиака. Назовите соль, получившуюся в результате реакции, и определите ее массу.

Ответ: гидросульфид аммония,
m(NH₄HS) = 20,4 г.

З а д а ч а 4. Газ, полученный при сжигании 3,36 л пропана, прореагировал с 400 мл 6%-го раствора гидроксида калия ( = 1,05 г/мл). Найти состав полученного раствора и массовую долю соли в полученном растворе.

Ответ: (KНСО₃) = 10,23 %.

З а д а ч а 5. Весь углекислый газ, полученный при сжигании 9,6 кг угля, пропустили через раствор, содержащий 29,6 кг гидроксида кальция. Найти массу полученной соли.

Ответ: m(Ca(HCO₃)₂) = 64,8 кг.

З а д а ч а 6. В 9,8 кг 20%-го раствора серной кислоты растворили 1,3 кг цинка. Найти массу полученной соли.

Ответ: m(ZnSO₄) = 3,22 кг.

6. Задачи на кислые соли. Образование смеси двух солей.

Это более сложный вариант задач на кислые соли. В зависимости от количества реагирующих веществ возможно образование смеси двух солей.

Например, при нейтрализации оксида фосфора(V) щелочью в зависимости от молярного соотношения реагентов могут образоваться следующие продукты:

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O,

(P₂O₅):(NaOH) = 1:6;

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O,

(P₂O₅):(NaOH) = 1:4;

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O = 2NaH₂PO₄,

(P₂O₅):(NaOH) = 1:2.

Следует помнить, что при неполной нейтрализации возможно образование смеси двух соединений. При взаимодействии 0,2 моль Р₂О₅ с раствором щелочи, содержащим 0,9 моль NaOH, молярное соотношение находится между 1:4 и 1:6. В этом случае образуется смесь двух солей: фосфата натрия и гидрофосфата натрия.

Если раствор щелочи будет содержать 0,6 моль NaOH, то молярное соотношение будет другим: 0,2:0,6 = 1:3, оно находится между 1:2 и 1:4, поэтому получится смесь двух других солей: дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.

Эти задачи можно решать разными способами. Мы будем исходить из предположения, что одновременно происходят две реакции.

А л г о р и т м  р е ш е н и я

1. Составить уравнения всех возможных реакций.

2. Найти количества реагирующих веществ и по их соотношению определить уравнения двух реакций, которые происходят одновременно.

3. Обозначить количество одного из реагирующих веществ в первом уравнении как х моль, во втором – у моль.

4. Выразить через х и у количества другого реагирующего вещества согласно молярным соотношениям по уравнениям.

5. Составить систему уравнений с двумя неизвестными.

З а д а ч а 1. Оксид фосфора(V), полученный при сжигании 6,2 г фосфора, пропустили через 200 г 8,4%-го раствора гидроксида калия. Какие вещества и в каких количествах получаются?

Дано:	Найти: 1; 2.
m(P) = 6,2 г,
m(р-ра KОН) = 200 г,
(KОН) = 8,4 %.

Р е ш е н и е

(P) = m/M = 6,2 (г)/31 (г/моль) = 0,2 моль,

следовательно, (P₂O₅) = 0,1 моль.

m(KOH) = •m(р-ра) = 0,084•200 (г) = 16,8 г,

(KOH) = m/M = 16,8 (г)/56 (г/моль) = 0,3 моль.

Уравнения возможных реакций:

(Р₂О₅):(KОН) = 0,1:0,3 = 1:3, следовательно, получится смесь двух солей – гидрофосфата и дигидрофосфата калия (уравнения 2 и 3).

Обозначим (Р₂О₅) в уравнении (2) как х моль, а (Р₂О₅) в уравнении (3) как у моль, тогда потребуется: (KОН) = 4х + 2у.

Составим систему уравнений:

х = 0,1 – у,

4(0,1 – у) + 2у = 0,3,

0,4 – 4у + 2у = 0,3,

2у = 0,1, у = 0,05,

х = 0,1 – 0,05 = 0,05.

Поскольку количество вещества образующейся соли вдвое больше количества вещества вступившего в реакцию оксида фосфора(V), то получится по 0,1 моль гидро- и дигидрофосфата калия:

(P₂O₅)₂ = 0,05 моль —> (K₂НРО₄) = 0,1 моль,

(Р₂О₅)₃ = 0,05 моль —> (KН₂РО₄) = 0,1 моль.

Ответ: (K₂НРО₄) = 0,1 моль,
( KН₂РО₄) = 0,1 моль.

З а д а ч а 2. Найти массы и массовые доли солей, полученных при растворении 22,4 л углекислого газа в 480 г 10%-го раствора гидроксида натрия.

Ответ: m(Na₂CO₃) = 21,2 г, (Na₂CO₃) = 4,05%
m(NaHCO₃) = 67,2 г, (NaHCO₃) = 12,82 %.

З а д а ч а 3. Найти массовые доли солей в растворе, полученном при пропускании 100 м³ аммиака через 500 кг 50%-го раствора фосфорной кислоты.

Ответ. ((NH₄)₂HPO₄) = 43,8 %,
(NH₄H₂PO₄) = 12,8 %.

З а д а ч а 4. К 50 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 11,76 % прибавили 150 г раствора гидроксида калия с массовой долей 5,6 %. Найти состав остатка, полученного при выпаривании раствора.

Ответ: m(K₃PO₄) = 6,36 г,
m(K₂HPO₄) = 5,22 г.

З а д а ч а 5. Сожгли 5,6 л бутана (н.у.) и образовавшийся углекислый газ пропустили через раствор, содержащий 102,6 г гидроксида бария. Найти массы полученных солей.

Ответ: m(BaCO₃) = 39,4 г,
m(Ba(HCO₃)₂) = 103,6 г.

 

Г.С.ОСНОВСКАЯ,
учитель химии средней школы № 7
(г. Великие Луки, Псковская обл.)