Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 54. Загальні способи добування основ. Використання основ

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • як спосіб добування основи залежить від її спроможності розчинятися у воді;
  • який спосіб одержання основ називають прямим, а який — непрямим;
  • де використовують основи.

Добування основ. Способи одержання основ залежать від того, яку основу потрібно добути: розчинну чи нерозчинну.

Спосіб одержання розчинної основи полягає у взаємодії відповідного металу або його оксиду з водою:

Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + Н2

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2

Такий спосіб називають прямим.

Демонстраційний дослід

Опустимо в посудину з водою шматочок натрію розміром з горошину. Він спливає, оскільки трохи легший за воду (його густина 0,97 г/см3).

Під час реакції виділяється значна кількість теплоти. Через це натрій плавиться (його температура плавлення 98 °С), перетворюючись на блискучу краплю, що швидко пересувається поверхнею води й зменшується в розмірах (рис. 53). Фенолфталеїн забарвлює одержаний розчин у малиновий колір. Це свідчить про утворення лугу NaOH. Крім того, виділяється газ:

2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2

Рис. 53. Взаємодія натрію з водою

Якщо до отвору пробірки піднести запалену тріску, то почується характерний звук. Так згоряє тільки водень Н2. Ще енергійніше взаємодіє з водою калій. Останній навіть загоряється від стикання з водою. Менш енергійно, ніж натрій, реагує з водою кальцій.

Від чого ж залежить інтенсивність взаємодії металів із водою? Як ви вже знаєте, за звичайних умов з водою взаємодіють лише метали, які стоять у витискувальному ряду металів до магнію. Тепер ви, мабуть, здогадаєтеся, що чим ближче до початку витискувального ряду стоїть метал, тим енергійніше він взаємодіятиме з водою, тобто тим скоріше утвориться та чи інша основа.

Нерозчинні основи добувають непрямим способом, тобто взаємодією розчинної солі металу, основу якого потрібно добути, з лугом:

FeSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Fe(OH)2

Якщо сіль або основа нерозчинні, то реакція не відбувається.

Цим самим методом користуються і для добування деяких розчинних основ:

Na2CO3 + Са(ОН)2 = 2NaOH + СаСО3

Через те що внаслідок реакції утворюється натрій гідроксид, який ще називають «каустиком», подібний спосіб добування основ отримав назву «метод каустифікації».

До основ, і зокрема лугів, відносять і гідрат амоніаку складу NH3 · Н2О (його ще називають нашатирним спиртом). Він утворюється в процесі розчинення амоніаку NH3 у воді. Його лужні властивості виявляються внаслідок дії на водні розчини індикаторів. Так, нейтральний лакмус у водному розчині амоніаку забарвлюється у синій колір, фенолфталеїн — у малиновий, а метилоранж — у жовтий. Це вказує на наявність у такому розчині гідроксильних груп ОН.

Подібно до лугів NH3 · Н2О взаємодіє з кислотами та солями:

NH3 · Н2О(розв) + НСl = NH4Cl + Н2О (реакція нейтралізації)

2NH3 · Н2О(конц) + MnSO4 = Μn(ΟΗ)2↓ + (NH4)2SO4 (реакція обміну)

Використання основ. Найпоширенішими основами в промисловості й лабораторній практиці є NaOH, KOH і Са(ОН)2.

Натрій гідроксид має ще й такі назви, як «їдкий натр», «каустична сода», «каустик». Це біла кристалічна гігроскопічна речовина, тобто така, що спроможна поглинати водяну пару з повітря. Натрій гідроксид плавиться й кипить без розкладання, добре розчиняється у воді з виділенням великої кількості теплоти. Він поглинає вуглекислий газ СО2 з повітря й поступово перетворюється на Na2CO3. Тому NaOH потрібно зберігати в добре закупореній посудині. Водні розчини NaOH руйнують скло, а в розплавленому стані — навіть і платину.

Використовують натрій гідроксид для очищення нафти та нафтопродуктів, у виробництві паперу, мила, штучного волокна, для осушування газів, застосовують у срібно-цинкових гальванічних елементах (акумуляторах).

Калій гідроксид, який ще називають «їдке калі», — як і NaOH, біла тверда кристалічна речовина, що добре розчиняється у воді. Розчинення у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти. Це досить термостійка речовина, яка плавиться без розкладання на оксид і воду. Енергійно поглинає вологу й вуглекислий газ із повітря, тому його використовують для осушування газів, у виробництві мила, інших сполук Калію, у лужних акумуляторах.

Кальцій гідроксид у хімічній промисловості використовують у виробництві скла, для добування NaOH і деяких солей Кальцію. Кальцій гідроксид застосовують для пом’якшення води та нейтралізації кислих ґрунтів.

Кальцій гідроксид добре поглинає вуглекислий газ з утворенням нерозчинної солі СаСО3:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ + Н2О

Цю реакцію використовують для затвердіння будівельного розчину.

Унаслідок випалення вапняку СаСО3 отримують палене (негашене) вапно СаО:

Потім палене вапно гасять водою:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Отримане гашене вапно Са(ОН)2 змішують із піском та водою і цю суміш (так званий будівельний розчин) застосовують під час мурування або оштукатурювання (рис. 54). Під впливом повітря, у якому міститься вуглекислий газ, гашене вапно перетворюється на нерозчинну сіль СаСО3, що скріплює мурування, і воду, яка випаровується.

Рис. 54. Фреска — живопис по вологій вапняній штукатурці (В. М. Васнєцов, 1885-1893, Володимирський собор, м. Київ)

Запитання та завдання

°1. Як називають спосіб одержання: a) NaOH із металічного натрію; б) Sr(OH)2 зі стронцій оксиду?

2. Запропонуйте два способи добування натрій гідроксиду. Складіть рівняння реакцій.

3. Нерозчинні основи можна добути: а) взаємодією розчинних солей металічних елементів із лугами; б) взаємодією нерозчинних солей із лугами; в) взаємодією розчинних солей із нерозчинними основами. Наведіть приклади можливих взаємодій.

4. Яка з основ — літій гідроксид, стронцій гідроксид чи ферум(ІІ) гідроксид — є нерозчинною? Наведіть рівняння реакцій одержання кожної з указаних основ.

5. Є літій оксид, кальцій оксид і манган(ІІ) оксид. За допомогою рівнянь яких реакцій із наведених оксидів можна добути відповідні основи? Які із запропонованих способів одержання основ відносять до прямих, а які — до непрямих?

*6. Чи з усіх речовин, формули яких FeO, FeSO4, FeS, можна одержати ферум(ІІ) гідроксид? Складіть рівняння можливих реакцій за умови, що вони мають перебігати в одну стадію: реагент + невідома сполука. Яка маса ферум(ІІ) гідроксиду утвориться, якщо кількість реагенту становила 0,15 моль?

*7. Чи з усіх запропонованих речовин, формули яких ВаО, Ва, ВаСО3, можна одержати барій гідроксид? Складіть рівняння можливих реакцій за умови, що вони мають перебігати в одну стадію: реагент + запропонована сполука. У випадку якої з можливих реакцій одержання барій гідроксиду число витрачених молекул невідомої сполуки буде вдвічі більшим (яким саме?), якщо маса гідроксиду, добутого в усіх випадках, була однаковою й дорівнювала 34,2 г?

*8. Для одержання основ, нерозчинних у воді, з відповідних оксидів є характерним такий ланцюг перетворень:

основний оксид → ? → основа.

Яку масу манган(ІІ) оксиду потрібно витратити, щоб у підсумку одержати 26,7 г манган(ІІ) гідроксиду?