какую среду имеет нитрат натрия
Нитрат натрия: способы получения и химические свойства
Нитрат натрия NaNO3 — соль щелочного металла натрия и азотной кислоты. Белое вещество, весьма гигроскопичное, которое плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.
Относительная молекулярная масса Mr = 84,99; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,266; tпл = 306,5º C;
Способ получения
1. Нитрат натрия можно получить путем взаимодействия гидроксида натрия и разбавленной азотной кислоты, образуется нитрат натрия и вода:
2. В результате взаимодействия горячего гидроксида натрия, оксида азота (IV) и кислорода образуется нитрат натрия и вода:
3. В результате реакции между горячим гидроксидом натрия, оксидом натрия (IV) и кислородом, происходит образование нитрата натрия и воды:
4. При комнатной температуре, в результате взаимодействия оксида азота (IV) и натрия образуется нитрат натрия и газ оксид азота (II):
2NO2 + Na = NO↑ + NaNO3
5. При смешивании горячего пероксида водорода и нитрита азота происходит образование нитрата натрия и воды:
Качественная реакция
Качественная реакция на нитрат натрия — взаимодействие с медью при нагревании в присутствии концентрированной кислоты:
1. При взаимодействии с серной кислотой и медью, нитрат натрия образует сульфат натрия, нитрат меди, газ оксид азота и воду:
Химические свойства
1. Hитрат натрия разлагается при температуре 380–500º С с образованием нитрита натрия и кислорода:
2. Н итрат натрия может реагировать с простыми веществами :
NaNO3 + Pb = NaNO2 + PbO
2.2. Нитрат натрия реагирует при комнатной температуре с цинком и разбавленной хлороводородной кислотой с образованием нитрита натрия и воды:
Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная
Теория к заданию 23 из ЕГЭ по химии
Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная
Согласно теории электролитической диссоциации, в водном растворе частицы растворенного вещества взаимодействуют с молекулами воды. Такое взаимодействие может привести к реакции гидролиза (от греч. hydro — вода, lysis — распад, разложение).
Гидролиз — это реакция обменного разложения вещества водой.
Гидролизу подвергаются различные вещества: неорганические — соли, карбиды и гидриды металлов, галогениды неметаллов; органические — галогеналканы, сложные эфиры и жиры, углеводы, белки, полинуклеотиды.
Водные растворы солей имеют разные значения рН и различные типы сред — кислотную ($рН 7$), нейтральную ($рН = 7$). Это объясняется тем, что соли в водных растворах могут подвергаться гидролизу.
Классификация солей
В зависимости от силы основания и кислоты можно выделить четыре типа солей.
Рассмотрим поведение солей различных типов в растворе.
1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.
В водном растворе соли происходят два процесса:
1) незначительная обратимая диссоциация молекул воды (очень слабого амфотерного электролита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения
2) полная диссоциация соли (сильного электролита):
Запишем полное ионное уравнение происходящего процесса (гидролиза):
Уравнение показывает, что:
Полное ионное уравнение гидролиза:
Сокращенное ионное уравнение гидролиза:
Подведем итог тому, что вы узнали о гидролизе по аниону:
а) по аниону соли, как правило, гидролизуются обратимо;
б) химическое равновесие в таких реакциях сильно смещено влево;
в) реакция среды в растворах подобных солей щелочная ($рН > 7$);
г) при гидролизе солей, образованных слабыми многоосновными кислотами, получаются кислые соли.
2. Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием.
В водном растворе соли происходят два процесса:
1) незначительная обратимая диссоциация молекул воды (очень слабого амфотерного электролита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения:
2) полная диссоциация соли (сильного электролита):
Полное ионное уравнение гидролиза:
Сокращенное ионное уравнение гидролиза:
Уравнение показывает, что:
Неоценима биологическая роль гидролиза некоторых солей, входящих в состав нашего организма. Например, в состав крови входят соли гидрокарбонат и гидрофосфат натрия. Их роль заключается в поддержании определенной реакции среды. Это происходит за счет смещения равновесия процессов гидролиза:
Какую среду имеет нитрат натрия
Установите соответствие между формулой соли и типом гидролиза её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ФОРМУЛА СОЛИ | ТИП ГИДРОЛИЗА |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Eсли растворимая соль образована сильной кислотой и слабым основанием, то она гидролизуется по катиону (части слабого основания). Например,
В результате раствор имеет кислую среду (избыток ионов водорода).
Eсли растворимая соль образована слабой кислотой и сильным основанием, то она гидролизуется по аниону (части слабой кислоты). Например,
В результате раствор имеет щелочную среду (избыток гидроксид-ионов).
Соль, образованная сильной кислотой и сильным основанием, не гидролизуется, среда нейтральная.
Растворимая соль, образованная слабой кислотой и слабым основанием, гидролизуется и по катиону, и по аниону.
Нерастворимые соли гидролизу не подвергаются.
А) Карбонат кальция — нерастворимая соль — реакция среды — гидролиза нет (3).
Б) Нитрат серебра — не гидролизуется (3).
В) Хлорид аммония — образован сильной кислотой и слабым основанием — гидролиз по катиону (1).
Г) Хлорид натрия — образован сильной кислотой и сильным основанием — гидролиза нет (3).
Примечание: нитрат серебра не подвергается гидролизу, можно считать это «исключением из правил», этот факт нужно запомнить.
1.4.7. Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.
Для того, чтобы понять, что такое гидролиз солей, вспомним для начала, как диссоциируют кислоты и щелочи.
Общим между всеми кислотами является то, что при их диссоциации обязательно образуются катионы водорода (Н + ), при диссоциации же всех щелочей всегда образуются гидроксид-ионы (ОН − ).
В связи с этим, если в растворе, по тем или иным причинам, больше ионов Н + говорят, что раствор имеет кислую реакцию среды, если ОН − — щелочную реакцию среды.
Если с кислотами и щелочами все понятно, то какая же реакция среды будет в растворах солей?
На первый взгляд, она всегда должна быть нейтральной. И правда же, откуда, например, в растворе сульфида натрия взяться избытку катионов водорода или гидроксид-ионов. Сам сульфид натрия при диссоциации не образует ионов ни одного, ни другого типа:
Тем не менее, если бы перед вами оказались, к примеру, водные растворы сульфида натрия, хлорида натрия, нитрата цинка и электронный pH-метр (цифровой прибор для определения кислотности среды) вы бы обнаружили необычное явление. Прибор показал бы вам, что рН раствора сульфида натрия больше 7, т.е. в нем явный избыток гидроксид-ионов. Среда раствора хлорида натрия оказалась бы нейтральной (pH = 7), а раствора Zn(NO3)2 кислой.
Единственное, что соответствует нашим ожиданиям – это среда раствора хлорида натрия. Она оказалась нейтральной, как и предполагалось.
Но откуда же взялся избыток гидроксид-ионов в растворе сульфида натрия, и катионов-водорода в растворе нитрата цинка?
Попробуем разобраться. Для этого нам нужно усвоить следующие теоретические моменты.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Кислоты и основания делятся на сильные и слабые. Напомним, что сильными называют те кислоты, и основания, степень диссоциации, которых близка к 100%.
примечание: сернистую (H2SO3) и фосфорную (H3PO4) чаще относят к кислотам средней силы, но при рассмотрении заданий по гидролизу нужно относить их к слабым.
Как можно видеть, в результате такого взаимодействия образуется избыток гидроксид-ионов, отвечающий за щелочную реакцию среды. То есть кислотные остатки слабых кислот увеличивают щелочность среды. В случае растворов солей содержащих такие кислотные остатки говорят, что для них наблюдается гидролиз по аниону.
Кислотные остатки сильных кислот, в отличие от слабых, с водой не взаимодействуют. То есть они не оказывают влияния на pH водного раствора. Например, хлорид-ион, являясь кислотным остатком сильной соляной кислоты, с водой не реагирует:
То есть, хлорид-ионы, не влияют на pН раствора.
Zn 2+ + H2O ↔ Zn(OH) + + H +
Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH) + + H +
Как можно видеть из уравнений выше, в результате взаимодействия катионов цинка с водой, в растворе накапливаются катионы водорода, повышающие кислотность среды, то есть понижающие pH. Если в состав соли, входят катионы, которым соответствуют слабые основания, в этом случае говорят что соль гидролизуется по катиону.
Катионы металлов, которым соответствуют сильные основания, с водой не взаимодействуют. Например, катиону Na + соответствует сильное основание – гидроксид натрия. Поэтому ионы натрия с водой не реагируют и никак не влияют на pH раствора.
Таким образом, исходя из вышесказанного соли можно разделить на 4 типа, а именно, образованные:
1) сильным основанием и сильной кислотой,
Такие соли не содержат ни кислотных остатков, ни катионов металлов, взаимодействующих с водой, т.е. способных повлиять на pH водного раствора. Растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды. Про такие соли говорят, что они не подвергаются гидролизу.
2) сильным основанием и слабой кислотой
В растворах таких солей, с водой реагируют только кислотные остатки. Среда водных растворов таких солей щелочная, в отношении солей такого типа говорят, что они гидролизуются по аниону
Примеры: NaF, K2CO3, Li2S и т.д.
3) слабым основанием и сильной кислотой
У таких солей с водой реагируют катионы, а кислотные остатки не реагируют – гидролиз соли по катиону, среда кислая.
4) слабым основанием и слабой кислотой.
С водой реагируют как катионы, так и анионы кислотных остатков. Гидролиз солей такого рода идет и по катиону, и по аниону. Нередко такие соли подвергаются необратимому гидролизу.
Что же значит то, что они необратимо гидролизуются?
Это, в свою очередь, приводит к тому, что соли образованные кислотными остатками слабых оснований и слабых кислот не могут быть получены обменными реакциями, а только твердофазным синтезом, либо и вовсе не могут быть получены. Например, при смешении раствора нитрата алюминия с раствором сульфида натрия, вместо ожидаемой реакции:
Наблюдается следующая реакция:
Тем не менее, сульфид алюминия без проблем может быть получен сплавлением порошка алюминия с серой:
При внесении сульфида алюминия в воду, он также как и при попытке его получения в водном растворе, подвергается необратимому гидролизу.
Гидролиз
По катиону, по аниону или нет гидролиза?
Если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону. Примеры: K3PO4, NaNO2, Ca(OCl)2, Ba(CH3COO)2, Li2SiO3.
Если соль образована остатком слабого основания и слабой кислоты, то гидролиз идет и по катиону, и по аниону. Примеры: Mg(NO2)2, Al2S3, Cr2(SO3)3, CH3COONH4.
Среда раствора
Среда раствора может быть нейтральной, кислой или щелочной. Определяется типом гидролиза. Некоторые задания могут быть построены так, что, увидев соль, вы должны будете определить ее тип раствора.
Однако замечу, что в дигидрофосфатах, гидросульфитах и гидросульфатах среда всегда кислая из-за особенностей диссоциации. Примеры: NH4H2PO4, LiHSO4. В гидрофосфатах среда щелочная из-за того, что константа диссоциации по третьей ступени меньше, чем константа гидролиза. Примеры: K2HPO4, Na2HPO4.
Попробуйте определить среду раствора для соединений из самостоятельного задания, которое вы только что решили. Ниже будет располагаться решение.
С целью запутать в заданиях часто бывают даны синонимы. Так «среду раствора» могут заменить водородным показателем pH.
Запомните, что кислая среда характеризуется pH 7.
