Номер 4, страница 365 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 50. Щелочные металлы - номер 4, страница 365.

Условие.

4. Охарактеризуйте химические свойства щелочей. Ответ проиллюстрируйте уравнениями химических реакций. Реакции ионного обмена запишите также в ионном виде.

Решение.

Решение 2.

Щелочи — это растворимые в воде основания. К ним относятся гидроксиды щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs) и некоторых щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba). Щелочи являются сильными электролитами, то есть в водных растворах они практически полностью диссоциируют на катионы металла и гидроксид-анионы ($OH^-$).

Основные химические свойства щелочей:

1. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)

Щелочи реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Данная реакция является реакцией ионного обмена и называется реакцией нейтрализации.

Пример: взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой.

Молекулярное уравнение: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение: $Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$

Ответ: В результате реакции нейтрализации щелочи с кислотой образуются соль и вода.

2. Взаимодействие с кислотными оксидами

Щелочи вступают в реакцию с кислотными оксидами, в результате чего образуются соль и вода.

Пример: взаимодействие гидроксида калия с оксидом серы(VI).

$2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$

Пример: взаимодействие гидроксида кальция с оксидом углерода(IV) (качественная реакция на углекислый газ).

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Продуктами реакции щелочи с кислотным оксидом являются соль и вода.

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами

Щелочи реагируют с амфотерными соединениями. В зависимости от условий (в растворе или при сплавлении) образуются разные продукты.

Пример (в растворе): взаимодействие гидроксида натрия с гидроксидом алюминия с образованием комплексной соли.

$NaOH + Al(OH)_3 \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Пример (при сплавлении): взаимодействие гидроксида калия с оксидом цинка с образованием средней соли.

$2KOH + ZnO \xrightarrow{t} K_2ZnO_2 + H_2O$

Ответ: При взаимодействии щелочей с амфотерными соединениями в растворах образуются комплексные соли, а при сплавлении — средние соли.

4. Взаимодействие с солями

Растворы щелочей реагируют с растворами солей, если в результате реакции обмена один из продуктов выпадает в осадок (нерастворимое основание или нерастворимая соль) или выделяется в виде газа.

Пример (образование осадка): взаимодействие гидроксида калия с сульфатом меди(II).

Молекулярное уравнение: $2KOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Полное ионное уравнение: $2K^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное уравнение: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

Пример (выделение газа): взаимодействие гидроксида натрия с хлоридом аммония при нагревании.

Молекулярное уравнение: $NaOH + NH_4Cl \xrightarrow{t} NaCl + NH_3 \uparrow + H_2O$

Полное ионное уравнение: $Na^+ + OH^- + NH_4^+ + Cl^- \xrightarrow{t} Na^+ + Cl^- + NH_3 \uparrow + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $OH^- + NH_4^+ \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$

Ответ: Реакция между щелочью и солью возможна, если образуется осадок или газ.

5. Взаимодействие с некоторыми неметаллами

Щелочи могут реагировать с некоторыми неметаллами, такими как галогены, сера, кремний, фосфор. Часто это окислительно-восстановительные реакции диспропорционирования.

Пример: взаимодействие гидроксида натрия с хлором на холоде.

$2NaOH + Cl_2 \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$

Пример: взаимодействие гидроксида калия с кремнием в водном растворе.

$2KOH + Si + H_2O \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

Ответ: Щелочи реагируют с некоторыми неметаллами с образованием различных продуктов.

6. Изменение окраски индикаторов

Наличие гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворах щелочей создает сильнощелочную среду (pH > 7), что вызывает изменение цвета кислотно-основных индикаторов.

• Лакмус изменяет цвет на синий.
• Фенолфталеин становится малиновым.
• Метиловый оранжевый становится желтым.

Ответ: Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов, подтверждая наличие щелочной среды.