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.
