Хімія. Повторне видання. 8 клас. Савчин

§ 31. Фізичні та хімічні властивості солей

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• пояснювати фізичні властивості солей;
• характеризувати хімічні властивості середніх солей;
• досліджувати взаємодію солей із металами, лугами; двох солей між собою;
• робити висновки про фізичні й хімічні властивості середніх солей, висновки з експерименту.

• Пригадайте визначення солей. Наведіть приклади середніх солей.

Фізичні властивості солей. Солі — тверді кристалічні речовини, що належать до йонних сполук. За таблицею розчинності кислот, основ, солей та амфотерних гідроксидів у воді (див. Додаток 2) неважко з’ясувати, що ці сполуки по-різному розчиняються у воді. Серед солей є розчинні, малорозчинні та нерозчинні у воді. Їхні розчини мають різне забарвлення (рис. 78). Так, солі Купруму CuSO₄ · 5H₂O — сині, Феруму(ІІІ) FeCl₃ — жовті, біхромати K₂Cr₂O₇ — оранжеві. Температури плавлення та кипіння солей дуже високі.

Рис. 78. Різне забарвлення розчинів солей

• Подумайте й скажіть, до яких солей за розчинністю у воді належить кухонна сіль.

Хімічні властивості середніх солей. Солі, як і інші класи неорганічних сполук, здатні вступати в хімічну взаємодію з простими й складними речовинами. Розглянемо властивості середніх солей.

1. Взаємодія розчинів солей із металами.

Працями М. Бекетова доведено, що метали проявляють різну хімічну активність. Тому в реакціях між металом і сіллю активніший метал витіснить менш активний.

Бекетов Микола Миколайович (1827-1911) — український фізико-хімік. Розробив теорію витіснення металів, установив ряд активності металів, описав метод відновлення металів за допомогою алюмінію. Захистив докторську дисертацію з теми «Дослідження над явищами витіснення одних металів іншими». Учений працював у Харківському університеті, де вперше читав курс фізичної хімії як самостійну наукову дисципліну. Був членом Петербурзької академії наук. Праці М. Бекетова та його учнів заклали підвалини харківської фізико-хімічної школи.

Наприклад, якщо мідну монету покласти в розчин меркурій(ІІ) нітрату, вона поступово покриється шаром ртуті, а мідь перейде в розчин:

Cu + Hg(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + Hg.

Дослідимо взаємодію солей з металами в процесі лабораторного досліду.

Лабораторний дослід 4

ВЗАЄМОДІЯ МЕТАЛІВ ІЗ СОЛЯМИ У ВОДНОМУ РОЗЧИНІ

Завдання. Дослідіть взаємодію розчинів солей із металами.

Обладнання та реактиви: хімічні склянки; розчини солей: купрум(ІІ) сульфату, ферум(ІІ) сульфату, аргентум нітрату; залізний цвях, до якого прив’язана нитка; дві мідні пластини.

Увага! Повторіть правила безпеки під час роботи в кабінеті хімії та суворо дотримуйтеся їх.

Хід роботи

Візьміть три хімічні склянки. У першу налийте розчин купрум(ІІ) сульфату, у другу — ферум(ІІ) сульфату, у третю — аргентум(І) нітрату.

Опустіть у першу склянку залізний цвях, прив’язаний до нитки (рис. 79, а), у другу й третю — мідні пластини (рис. 79, б, в). Спостерігайте через кілька хвилин перебіг реакцій.

Порівняйте результати досліду й опишіть спостереження.

Зробіть відповідні висновки.

Рис. 79. Взаємодія металів з розчинами солей

Пояснимо отримані результати. У першому випадку на поверхні залізного цвяха з’являється червоний наліт. Це виділилася мідь. У другому випадку з мідною пластиною не відбувається жодних змін. А під час занурення такої ж мідної пластини в розчин аргентум(І) нітрату на її поверхні осідає срібло. Отже, у першій і третій склянках відбулися реакції, а в другій — ні.

Порівнявши активність металів, що вступають у реакцію, і тих, які входять до складу солей, можна зробити висновок: реакція відбувається тоді, коли метал є активнішим за той, що входить до складу солі, як і визначив М. Бекетов (див. с. 154).

Рівняння реакцій:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu;

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag.

2. Взаємодія солей з кислотами.

Водні розчини солей реагують з кислотами, унаслідок чого утворюється нова сіль і нова кислота. Якщо до розчину натрій карбонату долити хлоридну кислоту, то відбувається бурхливе виділення газу. Це свідчить про те, що реакція відбулася:

Утворена карбонатна кислота є нестійкою і розкладається на вуглекислий газ і воду.

Однак не тільки карбонати взаємодіють з кислотами з виділенням газу. Під час доливання до розчину калій сульфіту нітратної кислоти теж спостерігається виділення газу. Це сульфур(IV) оксид. Рівняння реакції:

Вам відомо, що реакції відбуваються, коли внаслідок їхнього перебігу випадає осад. Візьмемо розчин барій хлориду й подіємо на нього розчином сульфатної кислоти. Спостерігаємо випадання білого осаду (див. рис. 69, б, с. 159).

• Складіть самостійно рівняння цієї реакції.

Вам також відома реакція між аргентум(І) нітратом і хлоридною кислотою. Під час цієї реакції випадає білий сирнистий осад (див. рис. 69, а, с. 159) аргентум(І) хлориду.

Отже, зробимо висновок про взаємодію розчинів солей з кислотами. Реакції між солями й кислотами в розчинах відбуваються за умови, якщо:

1) утворюються нова сіль і нова кислота. Нова кислота є нестійкою та розкладається на відповідний їй оксид і воду. Унаслідок реакції виділяється газ;

2) випадає нерозчинний у кислотах осад.

3. Взаємодія солей з лугами.

• Складіть самостійно рівняння реакцій взаємодії цинк сульфату, плюмбум(ІІ) хлориду, ферум(ІІІ) нітрату з натрій гідроксидом.

За допомогою реакцій солей з лугами можна розпізнавати наявність у складі солі йонів металу. Наприклад, ви вже спостерігали взаємодію купрум(ІІ) хлориду з натрій гідроксидом, унаслідок якої утворюється синій осад купрум(ІІ) гідроксиду. Такий осад випадає, якщо до будь-якої розчинної солі Купруму долити розчин лугу:

Cu(NO₃)₂ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + 2KNO₃.

Отже, виявити в розчині наявність солей Купруму (йонів Сu²⁺) можна за реакцією взаємодії з лугом.

За забарвленням і зовнішнім виглядом осадів у реакціях солей з лугами виявляють й інші йони металів у складі солей. Проведемо лабораторний дослід.

Лабораторний дослід 5

ВЗАЄМОДІЯ СОЛЕЙ З ЛУГАМИ У ВОДНОМУ РОЗЧИНІ

Завдання 1. Дослідіть взаємодію водних розчинів солей і лугів. Визначте, за яких умов ці реакції відбуваються.

Обладнання та реактиви: пробірки, хімічні склянки або пластина із заглибинами; білий і чорний екрани; таблиця розчинності кислот, основ, солей і амфотерних гідроксидів; розчини ферум(ІІ) сульфату й ферум(ІІІ) хлориду, натрій сульфату, алюміній нітрату, а також натрій, калій, кальцій і барій гідроксидів.

• Пригадайте визначення реакцій обміну. Назвіть умови, за яких вони відбуваються.

Увага! Повторіть правила безпеки під час роботи в кабінеті хімії та суворо дотримуйтеся їх.

Хід роботи

Дослід 1. Налийте у дві склянки розчини ферум(ІІ) сульфату й ферум(ІІІ) хлориду об’ємом по 1-1,5 мл. Долийте в кожну з них кілька крапель розчину натрій гідроксиду.

Відбулися реакції з випаданням осадів: ферум(ІІ) гідроксиду зеленуватого кольору (рис. 80, а) і ферум(ІІІ) гідроксиду бурого забарвлення (рис. 80, б).

Рис. 80. Взаємодія солей металів з натрій гідроксидом: а — ферум(ІІ) сульфату; б — ферум(ІІІ) хлориду

Дослід 2. Налийте в пробірку розчин натрій сульфату об’ємом 1-1,5 мл. Долийте краплями розчин барій гідроксиду. Утворився білий осад барій сульфату:

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄↓ + 2NaOH.

Якщо до осаду долити кислоти, то він не розчиняється.

Дослід 3. Налийте в пробірку розчин натрій карбонату об’ємом 1-1,5 мл. Долийте розчин кальцій гідроксиду приблизно такого самого об’єму. Відбулася реакція:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = СаСО₃↓ + 2NaOH.

Знову ж таки випав білий осад, який після доливання кислоти розчинився.

Результати лабораторних досліджень переконали вас у тому, що луги є хорошим реактивом для якісного визначення катіонів металів.

Завдання 2. Оформіть у зошиті результати досліджень. Зробіть відповідні висновки.

Рівняння якісних реакцій на катіони металів, що входять до складу солей, наведено в таблиці 14.

Таблиця 14

Якісне визначення йонів металічних елементів

Йон	Рівняння реакції	Характерна ознака
Сu2+	CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4	Синій осад
Mg2+	MgCl2 + 2KOH = 2KCl + Mg(OH)2↓	Білий осад, розчиняється в кислотах
Fe2+	Fe(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Fe(OH)2↓	Зеленувато-білий осад, що буріє
Fe3+	Fe(NO3)3 + 3KOH = 3NaNO3 + Fe(OH)↓	Бурий осад
Al3+	AlCl3 + 3KOH = 3KCl + Al(OH)3↓	Білий драглистий осад, розчиняється в кислотах і лугах
Zn2+	ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4	Білий осад, розчиняється в кислотах і лугах

Знання ознак реакцій розчинів солей з лугами використовують для розв’язування експериментальних задач.

4. Взаємодія розчинів солей між собою.

Розчинні у воді солі вступають у реакції обміну.

• Пригадайте, як розпізнати хлоридну та сульфатну кислоти.

Дослідимо експериментально, чи можна розпізнати солі цих кислот за допомогою тих самих реактивів.

Лабораторний дослід 6

РЕАКЦІЯ ОБМІНУ МІЖ СОЛЯМИ В РОЗЧИНІ

Завдання. Дослідіть взаємодію водних розчинів солей. Визначте тип реакцій та оформіть результати досліджень у зошиті. Зробіть відповідні висновки.

Обладнання та реактиви: пробірки або пластина із заглибинами; чорний і білий екрани; розчини солей натрій хлориду, кальцій хлориду, аргентум(І) нітрату, натрій і калій сульфатів, барій хлориду, хлоридної та сульфатної кислот.

Увага! Повторіть правила безпеки під час роботи в кабінеті хімії та суворо дотримуйтеся їх.

Хід роботи

Дослід 1. Візьміть три пробірки. Налийте в першу хлоридну кислоту, у другу — розчин натрій хлориду, у третю — кальцій хлориду об’ємом по 1-1,5 мл. До кожної з пробірок долийте розчин аргентум(І) нітрату. Порівняйте результати взаємодії хлоридної кислоти та її солей з розчином аргентум(І) нітрату. Рівняння реакцій:

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + HNO₃;

CaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂.

Як бачимо, унаслідок обох реакцій відбулося утворення солей із випаданням осаду, який не розчиняється у надлишку нітратної кислоти. Такий самий осад утворився під час реакції хлоридної кислоти з аргентум(І) нітратом.

Отже, аргентум(І) нітрат є реактивом на хлоридну кислоту та її солі.

Дослід 2. Налийте в три пробірки по черзі розчини сульфатної кислоти, натрій і калій сульфатів об’ємом по 1-1,5 мл. До кожної з них долийте розчин барій хлориду. Рівняння реакцій:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl;

K₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2KCl.

Порівняйте результати взаємодії сульфатної кислоти та її солей з розчином барій хлориду. Перевірте, чи розчиняються осади в нітратній кислоті, зробіть висновок.

Отже, як засвідчили результати досліджень, барій хлорид є реактивом на сульфатну кислоту та її солі.

Зверніть увагу на те, що солі вступають у реакції обміну між собою тільки в розчинах.

Експериментальний метод у хімії. Розв’язування експериментальних задач. Вивчаючи властивості речовин, ви неодноразово виконували лабораторні досліди чи спостерігали демонстраційні. Лабораторні досліди та практичні роботи проводять обов’язково з використанням експериментальних задач.

Експериментальні задачі відрізняються від розрахункових тим, що їхнє розв’язування супроводжується проведенням дослідів (експериментів). Такий спосіб здобуття нових знань називають експериментальним.

Які ж експериментальні задачі ви вивчили в темі «Основні класи неорганічних сполук»? З-поміж відомих типів експериментальних задач виокремимо такі, що передбачають ознайомлення та розпізнавання хімічних речовин, добування речовин, здійснення ланцюжків перетворень, пояснення спостережуваних явищ (табл. 15).

Таблиця 15

Типи експериментальних задач

Тип задач	Приклади експериментальних задач
Пояснення спостережуваних явищ	Поясніть, чому під час доливання оцту до харчової соди відбувається бурхливе виділення газу.
Ознайомлення з хімічними властивостями певних речовин	Охарактеризуйте загальні хімічні властивості хлоридної кислоти.
Розпізнавання речовин за їхніми характерними властивостями	Розпізнайте експериментально, у якій із пробірок міститься кислота, а в якій — луг. Розпізнайте за допомогою якісних реакцій натрій хлорид і калій сульфат.
Доведення якісного складу речовин	Доведіть експериментально, що видана речовина — магній сульфат.
Добування речовин	Запропонуйте два способи добування цинк хлориду. Складіть рівняння реакцій.
Здійснення ланцюжків перетворень	Проведіть досліди за схемою: Cu → CuO → CuCl2 → Cu(OH)2 → CuO. Поясніть результати досліджень.

Використання експериментального методу вивчення речовин сприяє застосуванню теоретичних знань на практиці, формує вміння та навички правильного поводження з речовинами не тільки в хімічній лабораторії, а й у побутових, виробничих та інших умовах.

Лабораторний дослід 7

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ЗАДАЧІ НА ПРИКЛАДІ РЕАКЦІЇ ОБМІНУ

Завдання 1. У двох пробірках під шифрами є хлоридна кислота й розчин натрій гідроксиду. Визначте експериментально, у якій із пробірок міститься кожна речовина.

Завдання 2. Добудьте цинк гідроксид і доведіть його амфотерний характер.

Завдання 3. Проведіть реакцію нейтралізації між нітратною кислотою та кальцій гідроксидом.

Завдання 4. Є розчини солей: натрій хлориду, натрій сульфату, купрум(ІІ) сульфату. Визначте експериментально кожну з них.

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками; розчини індикаторів; цинк хлорид, натрій хлорид, натрій сульфат, купрум(ІІ) сульфат, аргентум(І) нітрат, барій гідроксид, натрій гідроксид, нітратна кислота.

Хід роботи

Розв’яжіть запропоновані експериментальні задачі. Опишіть спостереження та зробіть висновки.

Підсумовуючи результати лабораторних досліджень, можна зробити такі висновки.

1. Реактивом на хлориди є аргентум(І) нітрат (точніше, позитивно заряджений йон Аргентуму Ag⁺). Унаслідок реакцій випадає білий сирнистий осад аргентум(І) хлориду.

2. Реактивом на сульфати є барій хлорид або інші розчинні сполуки Барію (точніше, позитивно заряджений йон Барію Ba²⁺). Унаслідок реакцій випадає білий нерозчинний у кислотах осад барій сульфату. Інші якісні реакції на катіони металічних елементів наведено в таблиці 14 ( див. с. 185).

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Розчини солей взаємодіють з металами, якщо метал, що входить до складу солі, менш хімічно активний.

• Розчини солей реагують з кислотами. Реакції між солями й кислотами в розчинах відбуваються за таких умов: 1) виділяється газ; 2) випадає осад; 3) утворюється вода.

• Під час взаємодії розчинів солей з лугами утворюються нова сіль і нова основа.

• Розчини солей взаємодіють між собою. Реакції відбуваються, якщо один із продуктів реакції випадає в осад. Аргентум(І) нітрат є реактивом на хлоридну кислоту та її солі, а барій хлорид — на сульфатну кислоту та її солі.

• Розв’язування експериментальних задач базується на використанні якісних реакцій.

• Метод здобуття нових знань за допомогою експерименту називають експериментальним. Його застосовують для розв’язування експериментальних задач.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Перелічіть відомі вам фізичні властивості солей.

2. Визначте за таблицею розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді (с. 204) розчинні й нерозчинні солі з переліку речовин, що подані формулами: Ca(NO₃)₂, MgCl₂, CaCO₃, CuSO₄, AgCl, Al₂(SO₄)₃, BaSO₄, AgBr, Na₂S, Zn₃(PO₄)₂, FeBr₃.

3. Допишіть у правій частині формули продуктів реакцій, поставте коефіцієнти й поясніть, які хімічні властивості солей вони характеризують:

• а) Fe + Pb(NO₃)₂ = Fe(NO₃)₂ + ...;
• б) CaCl₂ + AgNO₃ = Ca(NО₃)₂ + ...;
• в) Fe(NO₃)₂ + KOH = Fe(OH)₂ + ...;
• г) Na₂SO₄ + BaCl₂ = NaCl + ...;
• ґ) Hg(NO₃)₂ + K₂S = HgS + ...;
• д) Mg + Pb(NO₃)₂ = Pb + ...;
• е) AlCl₃ + NaOH = NaCl + ... .

4. На кальцій карбонат масою 5 г подіяли надлишком розчину нітратної кислоти. Обчисліть об’єм (н. у.) утвореного газу.

5. Магній карбонат масою 16,8 г нагріли до повного розкладання. Твердий залишок розчинили в надлишку сульфатної кислоти. Обчисліть масу утвореної солі. Назвіть сіль.

6. Запропонуйте спосіб розпізнавання розчинів натрій хлориду й натрій сульфату.

7. Запропонуйте три способи добування магній сульфату, користуючись знаннями про хімічні властивості речовин, і складіть рівняння реакцій.