Гидрокарбонаты дигидрофосфаты реакция со щелочами.

Особенности взаимодействия кислых солей со щелочами.

Достаточно часто возникают затруднения при записи реакций кислых солей со щелочами. Ниже рассмотрим основные закономерности подобных взаимодействий. Под кислыми солями подразумеваем соли, в которых остались атомы водорода, способные к замещению на катионы металлов или аммония. Отсюда первый вывод: при добавлении щелочи водород в составе «кислого» аниона будет замещаться с образованием среднего аниона. По такой схеме будут идти простейшие примеры 1) и 2):

1) NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
Na+ + HCO3 + Na+ + OH = 2Na+ + CO32- + H2O
HCO3 + OH = CO32- + H2O

2) LiHS + LiOH = Li2S + H2O
Li+ + HS + Li+ + OH = 2Li+ + S2- + H2O
HS + OH = S2- + H2O

При рассмотрении солей фосфорной кислоты будут возникать дополнительные варианты за счет образования двух видов кислых солей: гидрофосфатов и дигидрофосфатов. Тут следует обращать внимание на избыток/недостаток соли, либо щелочи. Сравните примеры 3) и 4):

3) NaH2PO4(изб.) + NaOH = Na2HPO4 + H2O
Na+ + H2PO4 + Na+ + OH = 2Na+ + HPO42- + H2O
H2PO4 + OH = HPO42- + H2O

Щелочи в примере 3) мало, не хватает для полного замещения атомов водорода в кислой соли.

4) NaH2PO4 + 2NaOH(изб.) = Na3PO4 + 2H2O
Na+ + H2PO4 + 2Na+ + 2OH = 3Na+ + PO43- + 2H2O
H2PO4 + 2OH = PO43- + 2H2O

В примере 4) щелочи много, заместит все возможные атомы водорода в кислой соли.

Значительно больше сложностей возникает при взаимодействии кислой соли и щелочи с разными катионами. Здесь все так же сперва происходит превращение кислого аниона в средний, а далее возможен обмен катионами. Влиять на такой обмен будет природа катионов, растворимость соответствующих средних солей, а также избыток/недостаток соли, либо щелочи. Рассмотрим возможные комбинации для солей двухосновной кислоты, например, угольной:

5) 2KHCO3(изб.) + Ba(OH)2 = K2CO3 + BaCO3 + 2H2O
2K+ + 2HCO3 + Ba2+ + 2OH = 2K+ + CO32- + BaCO3 + 2H2O
2HCO3 + Ba2+ + 2OH = CO32- + BaCO3 + 2H2O

В описании задания случай 5) можно охарактеризовать фразой «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы», что вполне понятно из ионного уравнения.

6) KHCO3 + Ba(OH)2(изб.) = KOH + BaCO3 + H2O
K+ + HCO3 + Ba2+ + 2OH = K+ + OH + BaCO3 + H2O
HCO3 + Ba2+ + OH = BaCO3 + H2O

Для случая 6) можно записать «в образовавшемся растворе практически отсутствовали карбонат-ионы», что вполне понятно, поскольку они полностью перешли в состав осадка карбоната бария.

Различие в примерах 5) и 6) легко понять, если представить, что карбонат калия, образовавшийся на первой стадии, может далее вступить в обмен с избытком гидроксида бария.

Теперь давайте поменяем местами исходные катионы и убедимся, что тогда реакция может пойти единственным образом:

7) Ba(HCO3)2 + 2KOH = K2CO3 + BaCO3 + 2H2O
Ba2+ + 2HCO3 + 2K+ + 2OH = 2K+ + CO32- + BaCO3 + 2H2O
2HCO3 + Ba2+ + 2OH = CO32- + BaCO3 + 2H2O

Почему невозможен вариант с получением гидроксида бария по аналогии со случаем 6)? Потому что карбонат бария уже является осадком и в дальнейшее взаимодействие с гидроксидом калия не вступает:

BaCO3 + KOH – нет реакции

Схожие рассуждения можно применить и для реакций с участием трехосновной фосфорной кислоты. Там так же будет больше вариантов протекания, если исходим из соли щелочного металла и щелочи, содержащей щелочноземельный металл:

8) 6Cs2HPO4(изб.) + 3Ca(OH)2 = 4Cs3PO4 + Ca3(PO4)2 + 6H2O
12Cs+ + 6HPO42- + 3Ca2+ + 6OH = 12Cs+ + 4PO43- + Ca3(PO4)2 + 6H2O
6HPO42- + 3Ca2+ + 6OH = 4PO43- + Ca3(PO4)2 + 6H2O

Вариант 8) с образованием двух солей, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы». Гидроксида кальция добавили мало, связать все фосфат-ионы в осадок не смог.

9) 2Cs2HPO4 + 3Ca(OH)2(изб.) = 4CsOH + Ca3(PO4)2 + 2H2O
4Cs+ + 2HPO42- + 3Ca2+ + 6OH = 4Cs+ + 4OH + Ca3(PO4)2 + 2H2O
2HPO42- + 3Ca2+ + 2OH = Ca3(PO4)2 + 2H2O

Вариант 9) с образованием соли и щелочи, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали фосфат-ионы». Гидроксида кальция взяли много, все фосфат-ионы перешли в осадок.

Если взять изначально соль щелочноземельного металла и гидроксид щелочного, то вариант будет только один:

10) 3CaHPO4 + 3CsOH(изб.) = Cs3PO4 + Ca3(PO4)2 + 3H2O
3CaHPO4 + 3 Cs+ + 3OH = 3Cs+ + PO43- + Ca3(PO4)2 + 3H2O
3CaHPO4 + 3OH = PO43- + Ca3(PO4)2 + 3H2O

Причина отсутствия гидроксида кальция в продуктах по аналогии с пунктом 7) – нерастворимость промежуточно образовавшегося фосфата кальция и отсутствие обмена с ним:

Ca3(PO4)2 + CsOH – нет реакции

Реакции с дигидрофосфатами будут идти по аналогичным схемам и приводить к двум солям, либо соли и щелочи. Рассмотрим два примера из числа возможных:

11) 2KH2PO4 + 3Sr(OH)2(изб.) = Sr3(PO4)2 + 2KOH + 4H2O
2K+ + 2H2PO4 + 3Sr2+ + 6OH = Sr3(PO4)2 + 2K+ + 2OH + 4H2O
2H2PO4 + 3Sr2+ + 4OH = Sr3(PO4)2 + 4H2O

Весь фосфат перешел в осадок.

12) 3Sr(H2PO4)2 + 12KOH(изб.) = Sr3(PO4)2 + 4K3PO4 + 12H2O
3Sr2+ + 6H2PO4 + 12K+ + 12OH = Sr3(PO4)2 + 12K+ + 4PO43- + 12H2O
3Sr2+ + 6H2PO4 + 12OH = Sr3(PO4)2 + 4PO43- + 12H2O

Часть фосфата перешла в осадок, новый гидроксид образоваться не может.

Комментариев 4
  1. Артемий

    Спасибо!

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      На пользу дела!

  2. Лиса

    То что было нужно!

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Пользуйтесь!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.