Вопрос ✔, страница 100 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 19. Неорганические и органические основания. Глава III. Вещества и их свойства - страница 100.

Условие.

Основания — химические антонимы кислот. Дайте определение оснований, их классификацию и рассмотрите свойства этого класса соединений.

Решение.

Решение 2.

Определение оснований

Согласно теории электролитической диссоциации, основания – это сложные вещества, состоящие из катионов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и одного или нескольких гидроксид-анионов $OH^-$. Общая формула оснований — $Me(OH)_n$, где $Me$ — металл, а $n$ — его степень окисления, равная числу гидроксогрупп.

При растворении в воде основания диссоциируют (распадаются на ионы) с образованием гидроксид-ионов. Например, гидроксид натрия диссоциирует по уравнению:

$NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-$

Основания называют «химическими антонимами» кислот, потому что кислоты при диссоциации образуют катионы водорода $H^+$, которые вступают в реакцию нейтрализации с гидроксид-ионами $OH^-$ оснований, образуя молекулы воды:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Существуют и другие теории. Согласно протонной теории Брёнстеда-Лоури, основание – это частица (молекула или ион), способная принимать протон ($H^+$). Согласно электронной теории Льюиса, основание – это донор электронной пары.

Ответ: Основания — это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы ($OH^-$), а в качестве катионов — ионы металла или аммония ($NH_4^+$).

Классификация оснований

Основания можно классифицировать по нескольким признакам:

• По растворимости в воде:

  • Растворимые (щёлочи): гидроксиды щелочных металлов ($LiOH$, $NaOH$, $KOH$) и щёлочноземельных металлов ($Ca(OH)_2$, $Sr(OH)_2$, $Ba(OH)_2$). Они хорошо диссоциируют в воде.

  • Нерастворимые: гидроксиды большинства других металлов ($Cu(OH)_2$, $Fe(OH)_3$, $Mg(OH)_2$). Они практически нерастворимы в воде.

• По силе (степени электролитической диссоциации):

  • Сильные: практически полностью диссоциируют в растворе. К ним относятся все щёлочи.

  • Слабые: диссоциируют лишь частично. К ним относятся нерастворимые основания и гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$, часто записываемый как $NH_4OH$).

• По кислотности (числу гидроксогрупп в молекуле):

  • Однокислотные: содержат одну группу $OH^-$ (например, $NaOH$, $KOH$).

  • Двухкислотные: содержат две группы $OH^-$ (например, $Ca(OH)_2$, $Fe(OH)_2$).

  • Многокислотные (трехкислотные и т.д.): содержат три и более групп $OH^-$ (например, $Al(OH)_3$, $Fe(OH)_3$).

• По химической природе:

  • Основные: проявляют только основные свойства (например, $NaOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$).

  • Амфотерные: проявляют двойственные свойства, то есть могут реагировать и как основания (с кислотами), и как кислоты (с щелочами). Примеры: $Al(OH)_3$, $Zn(OH)_2$, $Be(OH)_2$, $Cr(OH)_3$.

Ответ: Основания классифицируют по растворимости в воде (растворимые или щелочи, и нерастворимые), по силе (сильные и слабые), по кислотности (количеству гидроксогрупп $OH^-$ — одно-, двух-, многокислотные) и по химической природе (основные и амфотерные).

Свойства этого класса соединений

Свойства оснований зависят от их типа (щёлочь, нерастворимое или амфотерное основание).

Физические свойства: Все основания при обычных условиях являются твёрдыми веществами. Щёлочи — белые, мылкие на ощупь вещества, вызывающие химические ожоги кожи. Нерастворимые основания имеют различную окраску: $Cu(OH)_2$ — голубой, $Fe(OH)_3$ — бурый, $Ni(OH)_2$ — салатовый.

Химические свойства:

1. Действие на индикаторы. Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов из-за наличия $OH^-$-ионов: лакмус становится синим, фенолфталеин — малиновым, метилоранж — жёлтым. Нерастворимые основания на индикаторы не действуют.

2. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации). Это общее свойство всех оснований. В результате образуются соль и вода.
   Щёлочь + кислота: $2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$
   Нерастворимое основание + кислота: $Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

3. Взаимодействие с кислотными оксидами. В эту реакцию вступают только щёлочи. Образуются соль и вода.
   $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

4. Взаимодействие с солями. Щёлочи реагируют с растворами солей, если в результате реакции образуется нерастворимое основание или нерастворимая соль.
   $Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaOH$

5. Термическое разложение. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду. Щёлочи (кроме $LiOH$) термически устойчивы.
   $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ C} CuO + H_2O$
   $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ C} Al_2O_3 + 3H_2O$

6. Свойства амфотерных гидроксидов. Они реагируют как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами).
   Реакция с кислотой (как основание): $Zn(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2H_2O$
   Реакция со щёлочью (как кислота):
   в растворе: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$ (тетрагидроксоалюминат натрия)
   при сплавлении: $Al(OH)_3 + NaOH \xrightarrow{t^\circ C} NaAlO_2 + 2H_2O$ (метаалюминат натрия)

Ответ: Химические свойства оснований включают изменение цвета индикаторов (для щелочей), реакцию нейтрализации с кислотами, взаимодействие щелочей с кислотными оксидами и солями, а также термическое разложение нерастворимых оснований. Амфотерные гидроксиды обладают особыми свойствами, реагируя и с кислотами, и с щелочами.