Хімія. 8 клас. Гранкіна

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 26. Добування основ. Їх поширення у природі й застосування

— Я знаю, як добувають основи — з основних оксидів! Ми вивчали це в «Оксидах».

— А я читала, що їх добувають розчиненням металів у воді.

— Але ж метали у воді не розчиняються, це всі знають!

— А от і розчиняються, але не всі. Читай параграф — сам дізнаєшся! Розчинні й нерозчинні основи добувають по-різному.

ДОБУВАННЯ НЕРОЗЧИННИХ ГІДРОКСИДІВ

Нерозчинні у воді основи й амфотерні гідроксиди добувають шляхом взаємодії відповідної розчинної солі з лугом:

2NaOH + ZnSO₄→ Na₂SO₄+ Zn(OH)₂↓

Це реакція обміну.

Дослід

До блакитного розчину солі двовалентного Купруму додайте розчин будь-якого лугу. Випаде блакитний осад. Напишіть рівняння реакції до цього досліду самостійно.

Мозковий штурм

Учень та учениця проводять реакцію між алюміній сульфатом і натрій гідроксидом з метою добути алюміній гідроксид. Вони користуються одними й тими самими розчинами, але змішують їх у різному порядку: один доливав розчин солі до розчину лугу, інший — навпаки. Чому в одному разі у пробірці утворюється незникаючий осад, а в іншому — осад, що з'являється, зникає?

Дайте обґрунтовану відповідь, навівши рівняння відповідних реакцій. Для того, щоби дати обґрунтовану відповідь, проведіть цей експеримент.

ДОБУВАННЯ РОЗЧИННИХ ГІДРОКСИДІВ

В основному, луги добувають такими способами:

1. Взаємодія лужних і лужноземельних металів із водою:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

Це реакції заміщення.

Під час проведення цього досліду луг, що утворюється, можна визначити, крапнувши декілька крапель розчину фенолфталеїну.

Лужні й лужноземельні метали дуже бурхливо реагують із водою, з виділенням великої кількості енергії. Завдяки своїй високій активності вони можуть зайнятися на повітрі й навіть вибухнути. Тому їх зберігають під шаром гасу або мінеральної олії, захищають від потрапляння на них води.

— От бачиш! Я ж говорила, що деякі метали бурхливо реагують із водою! Між іншим, одне зі значень старослов'янського слова «вилужувати» — розчиняти. Раніше, за старих часів, білизну прали так: спалювали рослини, золу й попіл, які утворилися, промивали у воді, а отриманим розчином прали білизну. Навіть є таке російське слово — «щелок». Можливо, воно походить від німецького scholen — полоскати.

— Значить, і назва металів «лужні» приблизно означає «розчинні».

Згадайте, які елементи утворюють лужні метали? Так, це Li, Na, K, Rb, Cs. А лужноземельні? Все правильно: Ca, Sr, Ba.

2. Взаємодія оксидів лужних і лужноземельних металічних елементів із водою:

Na₂O + H₂O → 2NaOH

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Це реакції сполучення, яку ми вже розглядали (див. § 21). Унаслідок взаємодії цих речовин виділяється велика кількість енергії. З урахуванням того, що утворюється їдкий луг, проведення цих реакцій вимагає великої обережності.

Дослід

Візьміть декілька шматочків СаО — негашеного вапна, акуратно додайте до них воду й опустіть в отриману суміш термометр. Як змінилася температура?

• Зверніть увагу: тільки оксиди лужних і лужноземельних елементів утворюють у реакціях із водою луг.

Оксиди інших металічних елементів із водою не реагують, хоча, безсумнівно, є й винятки. Згадайте, ми вивчали: якщо гідроксид не розчиняється у воді, його не можна одержати взаємодією оксиду й води. Розчинність гідроксидів визначаємо за таблицею розчинності (див. c. 302).

— Може, ти знаєш, звідки походить назва «лужноземельні»?

— Звичайно! Я ж розумна. «Землями» алхіміки називали оксиди. От і виходить, що «лужноземельні» — розчинні оксиди.

3. Луги можна одержати реакцією обміну.

Це можливо в разі утворення нерозчинного другого продукту реакції. Наприклад:

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄ + 2NaOH

Мозковий штурм

Цей дослід можна провести на уроці хімії (або після уроку). У підсолену воду опустіть шматочки дроту, з'єднані з клемами батарейки. У воду крапніть фенолфталеїн. У результаті побачимо активне виділення газів, а розчин забарвиться в малиновий колір. Поясніть, чому.

ПОШИРЕННЯ ОСНОВ У ПРИРОДІ

У природі луги не трапляються: по-перше, вони розчинні й будуть вимиватися водою, а по-друге, вони дуже активні й легко беруть участь у хімічних реакціях.

Нерозчинні основи можуть входити до складу деяких мінералів у вигляді основних солей. Іржа, яка утворюється на сплавах заліза, теж частково складається з гідроксидів Феруму.

ЗАСТОСУВАННЯ ОСНОВ І АМФОТЕРНИХ ГІДРОКСИДІВ

Каустична сода (вона ж натрій гідроксид, або їдкий натр) має мийні здатності, тому її використовують у складі багатьох засобів побутової хімії. У ній добре розчиняються жири, тому NaOH використовують для очищення масляних плям із різних виробів, для видалення жирових відкладень у каналізаційних трубах.

Їдкий натр також застосовують для виготовлення целюлози в паперовій промисловості, виробництва олій на нафтопереробці, у хімічній промисловості. Його використовують у виробництві екологічно чистого біодизельного палива.

Інші галузі застосування їдкого натру — виробництво мила, штучних волокон, а також барвників. Дуже дивно, але цей луг використовують для виготовлення какао, морозива, шоколаду, хліба, напоїв (рис. 60).

Рис. 60. Застосування NaOH

Гашене вапно (кальцій гідроксид) дістало широке застосування в будівництві для побілки й штукатурки стін. Будівельники називають його «вапняне молоко» й «пушонка».

Основа, яку застосовують у багатьох галузях промисловості, — калій гідроксид (КОН) — їдке калі. Ця речовина є вихідною для одержання рідких мил, солей Калію й деяких видів барвників. Її використовують як електроліт в акумуляторах у сполученні з літій гідроксидом.

Літій гідроксидом (LiOH) можна наповнювати лужні акумулятори, також його використовують у виробництві скла й емалей.

Нерозчинні й амфотерні гідроксиди використовують рідше. Наприклад, купрум гідроксид (Cu(OH)₂) використовують для надання забарвлення склу й емалям.

Цинк гідроксид (Zn(OH)₂). Ця амфотерна сполука — компонент багатьох фарб і мазей.

Для одержання каталізаторів і пігментів використовують кобальт гідроксид (Co(OH)₂).

Для виготовлення зубних паст, як адсорбуючий засіб у медицині застосовують амфотерну сполуку алюміній гідроксид (Al(OH)₃).

Mg(OH)₂ застосовують як адсорбент у фільтрах для води.

Mg(OH)₂ та Al(OH)₃ застосовують як наповнювачі для пластмас для надання їм негорючості.

З допомогою берилій гідроксиду (Be(OH)₂) одержують вогнетривку кераміку й компоненти стекол, які пропускають ультрафіолетові промені.

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

1. У результаті яких реакцій можна добути нерозчинні основи?

2. Назвіть способи одержання розчинних основ.

3. У якій групі Періодичної системи розташовані лужні метали? лужноземельні метали?

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

1. Який оксид під час розчинення у воді утворює луг:

а) СuО;
б) Al₂O₃;
в) K₂O;
г) MgO?

2. Ферум(ІІІ) гідроксид утворюється внаслідок дії розчинів лугів на таку речовину:

а) ферум(ІІ) оксид;
б) ферум(ІІІ) оксид;
в) розчини солей Феруму(ІІ);
г) розчини солей Феруму(ІІІ).

1) K₂SO₄і KOH;
2) NaCl і HCl;
3) Na₂SO₄і H₂SO₄;
4) HNO₃і NaOH.

Підтвердьте свою відповідь рівняннями реакцій.

4. *У схемі перетворень ZnO → X₁→X₂ → Zn(OH)₂ продуктами реакції X₁ i X₂ можуть бути речовини:

а) Zn(OH)₂, ZnCl₂;
б) Zn(OH)₂, ZnSO₄;
в) ZnCl₂, ZnSO₄;
г) ZnCl₂, ZnO.

Напишіть рівняння відповідних реакцій. Обчисліть масу цинк гідроксиду, яку можна одержати зі 162 г цинк оксиду за цим перетворенням.

5. *У схемі перетворень FeCl₃→X₁ → X₂→Fe(OH)₃ продуктами реакції X₁ i X₂ можуть бути речовини:

а) Fe₂(SO₄)₃, Fe₂O₃;
б) FePO₄, Fe₃O₄;
в) Fe(NO₃)₃, Fe₂O₃;
г) Fe(OH)₃, Fe₂(SO₄)₃.

Відповідь підтвердьте рівняннями реакцій. Обчисліть масу FeCl₃, необхідну для одержання 321 г Fe(OH)₃згідно з цим перетворенням.

6. Цинк гідроксид може реагувати з кожною речовиною в парі:

1) кальцій сульфат, сульфур(VІ) оксид;
2) натрій гідроксид (розчин), хлоридна кислота;
3) вода, натрій хлорид;
4) барій сульфат, ферум(ІІІ) гідроксид.

Напишіть рівняння відповідних реакцій.

7. *Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення речовин:

Обчисліть масу заліза, отриманого таким перетворенням із 38 г ферум(ІІ) сульфату. Яка маса хлоридної кислоти необхідна для розчинення цього заліза?

8. *До розчину цинк нітрату, який містить 160 г Zn(NO₃)₂, долили надлишок розчину натрій гідроксиду. Обчисліть маси утворених речовин.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

1. Знаючи, що Галій є аналогом Алюмінію, напишіть рівняння реакцій одержання галій гідроксиду й рівняння, які характеризують його хімічні властивості.
2. В одній пробірці міститься розчин магній хлориду, а в іншій — алюміній хлориду. З допомогою якого одного реактиву можна з'ясувати, в яких пробірках містяться ці солі?
3. Є суміш ферум(ІІ) хлориду й алюміній хлориду. Суміш розчинили, до розчину додали надлишок розчину натрій гідроксиду, а осад, що з'явився, відфільтрували. Яка речовина міститься в осаді, а яка — у розчині? Напишіть рівняння реакцій.
4. Які властивості гідроксидів KOH, Mg(OH)₂можна використати для розділення їх твердої суміші? Відповідь обґрунтуйте.
5. Білий осад розчиняється у розчині нітратної кислоти й у розчині натрій гідроксиду. Яка речовина може входити до цього осаду? Відповідь підтвердьте рівняннями реакцій.
6. Наведіть приклад речовини, яка у водному розчині здатна реагувати з кожною з таких речовин: HNO₃, NaOH. Напишіть рівняння реакцій.

ДОМАШНІ ЕКСПЕРИМЕНТИ

(Просимо допомоги батьків!)

Досліди необхідно проводити на кухні з відкритим вікном або працюючою витяжкою.

Перед виконанням експерименту треба підготувати собі на кухні

робоче місце, надіти спеціальний одяг, заслати стіл клейонкою. Під час проведення досліду необхідно користуватися спеціальним посудом і обладнанням. Після закінчення роботи все прибрати та помити руки.

1. Ліки як індикатори

Розчини фурациліну і брильянтового зеленого — індикатори

Нітрофурал, або фурацилін C₆H₆N₄O₄ — антисептичний засіб. Найчастіше «Фурацилін» використовують для полоскання порожнини рота в разі захворювань, для лікування гнійних ран, пролежнів, виразкових уражень, опіків ІІ та ІІІ ступенів.

Брильянтовий зелений C₂₉H₃₅N₂O₄ — блискучі кристали зеленого кольору. Спиртовий розчин цієї речовини («зеленка») є антисептичним засобом для зовнішнього й місцевого застосування.

Хід роботи

1. Одну жовту таблетку фурациліну розтерти на папірці, висипати в одноразовий стаканчик і додати 100 мл дистильованої води (для швидкого розчинення можна використовувати гарячу воду або додати трошки кухонної солі).

2. В одноразовий стаканчик накапати обережно 2-3 краплі розчину брильянтового зеленого й додати 50-100 мл дистильованої або кип'яченої води.

3. До розчинів індикаторів у одноразові стаканчики додати розчин оцту (етанової кислоти) й розчин нашатирного спирту або питної соди, спостерігати за зміною забарвлення індикаторів.

Розчин нашатирного спирту має специфічний запах, у медицині його використовують для виведення людей зі стану запаморочення та втрати свідомості. Працювати з ним треба в добре провітрюваних приміщеннях, наприклад на кухні з відкритим вікном або працюючою витяжкою.

Середовище / індикатор	Розчин фурациліну	Розчин брильянтового зеленого
Кисле (етанова кислота)
Лужне (розчин нашатирного спирту або питної соди)

2. Готуємо індикатор із синьої капусти

Приготування відвару із синьої капусти

Фіолетово-червоне забарвлення синьої капусти обумовлене наявністю речовин — антоціанів, що змінюють свій колір залежно від кислотності середовища.

Хід роботи

1. Дрібно нарізати (або натерти) синю капусту.

2. Залити кип'яченою водою, довести до кипіння і проварити 2-3 хвилини до появи забарвлення.

3. Охолодити, обережно вилити в підписану банку і зберігати в холодильнику.

4. Випробувати дію приготовленого індикатора на розчини, що мають кисле й лужне середовище. (Принести відвар на наступне заняття з хімії.)

5. Випробувати дію індикаторів: розчину чаю «Каркаде», розчинів соків на розчини, що мають кисле й лужне середовище.

Середовище / індикатор	Відвар синьої капусти	Розчин чаю «Каркаде»	Розчин соку буряка (можна взяти соки чорноплідної горобини, малини, смородини, синього винограду)
Кисле (сік лимону)
Лужне (розчин харчової соди, мильний розчин)

Зміст