Номер 3, страница 188 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 27. Неорганические и органические основания в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 3, страница 188.

Условие.

3. Каковы основные способы получения неорганических оснований? В чём заключается специфика получения щелочей? Какие реакции лежат в основе промышленного получения гидроксида натрия и гидроксида кальция?

Решение.

Решение 2.

Каковы основные способы получения неорганических оснований?

Способы получения неорганических оснований зависят от их растворимости в воде. Основания делятся на растворимые (щёлочи) и нерастворимые.

1. Получение щелочей (растворимых оснований):

а) Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов (начиная с кальция) с водой. Реакция протекает бурно с выделением водорода.
Пример: взаимодействие натрия с водой.
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

б) Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой.
Пример: взаимодействие оксида кальция с водой.
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

2. Получение нерастворимых оснований:

Нерастворимые основания получают реакцией обмена между растворимой солью соответствующего металла и щёлочью. В результате реакции основание выпадает в осадок.
Пример: получение гидроксида меди(ii).
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Ответ: Основные способы получения оснований - это взаимодействие активных металлов и их оксидов с водой (для щелочей) и реакция обмена между солью и щелочью (для нерастворимых оснований).

В чём заключается специфика получения щелочей?

Специфика получения щелочей обусловлена высокой химической активностью металлов, которые их образуют (щелочные и щелочноземельные металлы). Из-за этой активности для их получения используются методы, которые не подходят для менее активных металлов.

Ключевые специфические методы:

1. Прямое взаимодействие активных металлов с водой. Эти реакции экзотермичны и протекают очень энергично. Например, калий воспламеняется при контакте с водой:
$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$

2. Взаимодействие основных оксидов этих металлов с водой. Этот способ также характерен только для оксидов самых активных металлов.
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

3. Электролиз водных растворов солей (промышленный способ). Этот метод позволяет получать очень чистые щёлочи и является основным в промышленности. Например, электролиз раствора хлорида натрия.
$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

Таким образом, специфика заключается в использовании реакций, присущих только высокоактивным элементам и их соединениям, а также в применении электрохимических методов в промышленности.

Ответ: Специфика получения щелочей заключается в использовании высокоактивных щелочных и щелочноземельных металлов (или их оксидов), вступающих в реакцию с водой, а также в промышленном применении электролиза растворов их солей.

Какие реакции лежат в основе промышленного получения гидроксида натрия и гидроксида кальция?

Промышленные способы получения этих двух гидроксидов принципиально различны.

Получение гидроксида натрия ($NaOH$, каустическая сода):

Основным промышленным методом является электролиз концентрированного водного раствора поваренной соли (хлорида натрия $NaCl$). Процесс приводит к образованию трёх ценных продуктов: гидроксида натрия, хлора и водорода. Суммарное уравнение реакции:
$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

Получение гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$, гашёная известь):

Производство гидроксида кальция осуществляется в две стадии из природного сырья — известняка (карбоната кальция $CaCO_3$).

1. Стадия 1: Обжиг известняка в специальных печах при высокой температуре (около 900–1200 °c) для получения негашёной извести (оксида кальция $CaO$).
$CaCO_3 \xrightarrow{t^{\circ}} CaO + CO_2 \uparrow$

2. Стадия 2: Гашение извести — взаимодействие оксида кальция с водой. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла.
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Ответ: В основе промышленного получения гидроксида натрия лежит электролиз водного раствора хлорида натрия, а гидроксида кальция — обжиг известняка с последующим гашением полученной извести водой.