Конспект щелочи их свойства и способы получения

Обновлено: 05.07.2024

Щелочи — это водорастворимые сильные основания. В настоящее время в химии принята теория Брёнстеда — Лоури и Льюиса, которая определяет кислоты и основания. В соответствии с этой теорией, кислоты — это вещества, способные отщеплять протон, а основания — отдавать электронную пару OH−. Можно сказать, что под основаниями понимают соединения, которые при диссоциации в воде образуют только анионы вида OH − . Если совсем просто, то щелочами называют соединения, состоящие из металла и гидроксид-иона OH − .

К щелочам принято относить гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов.

Свойства щелочей

Щелочи — твердые вещества белого цвета; гигроскопичные, водорастворимые. Растворение в воде сопровождается активным выделением тепла. Вступают в реакции с кислотами, образуя соль и воду. Эта реакция нейтрализации является важнейшей из всех свойств щелочей. Кроме этого, гидроксиды реагируют с кислотными оксидами (образующими кислородосодержащие кислоты), с переходными металлами и их оксидами, с растворами солей.

Гидроксиды щелочных металлов растворяются в метиловом и этиловом спиртах, способны выдерживать температуры до +1000 °С (за исключением гидроксида лития).

Щелочи — активные химические реагенты, поглощающие из воздуха не только водяные пары, но и молекулы углекислого и сернистого газа, сероводорода, диоксида азота. Поэтому хранить гидроксиды следует в герметичной таре или, например, доступ воздуха в сосуд со щелочью организовать через хлоркальциевую трубку. В противном случае хим.реактив после хранения на воздухе будет загрязнен карбонатами, сульфатами, сульфидами, нитратами и нитритами.

Если сравнивать щелочи по химической активности, то она увеличивается при движении по столбцу таблицы Менделеева сверху вниз.

Концентрированные щелочи разрушают стекло, а расплавы щелочей — даже фарфор и платину, поэтому растворы щелочей не рекомендуется хранить в сосудах с пришлифованными стеклянными пробками и кранами, так как пробки и краны может заклинить. Хранят щелочи, обычно, в полиэтиленовых емкостях.

Именно щелочи, а не кислоты, вызывают более сильные ожоги, так как их сложнее смыть с кожи и они проникают глубоко в ткань. Смывать щелочь надо неконцентрированным раствором уксусной кислоты. Работать с ними необходимо в средствах защиты. Щелочной ожог требует немедленного обращения к врачу!

Применение щелочей

— В качестве электролитов.
— Для производства удобрений.
— В медицине, химических, косметических производствах.
— В рыбоводстве для стерилизации прудов.

Едкий натр

Самая популярная и востребованная в мире щелочь.

Применяется для омыления жиров в производстве косметических и моющих средств, для изготовления масел в процессе нефтепереработки, в качестве катализатора и реактива в химических реакциях; в пищепроме.

Едкое кали

Применяется для производства мыла, калийных удобрений, электролитов для батареек и аккумуляторов, синтетического каучука. Также — в качестве пищевой добавки; для профессиональной очистки изделий из нержавеющей стали.

Гидроксид алюминия

Востребован в медицине как отличный адсорбент, антацид, обволакивающее средство; ингредиент вакцин в фармацевтике. Кроме этого, вещество применяется в очистных сооружениях и в процессах получения чистого алюминия.

Гидроокись кальция

Гидроокись лития

Востребованное соединение в химпроме как сырье; в стекольной, керамической, радиотехнической индустрии; для производства смазочных материалов, электролитов; для поглощения вредных газов.

Гидроокись бария

Применяется в химпроме как катализатор, а также в пищепроме для очистки жиров, сахара.

В аналитической химии применяются фиксаналы щелочей, которые можно купить у нас:
— стандарт-титр Натрий гидроокись (Натрий гидроксид) 0,1 H
— стандарт-титр Калий гидроокись (Калий гидроксид) 0,1 Н

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Учебный проект по дисциплине:

Смирнова Елена Александровна

КОНСПЕКТ УРОКА ПО ХИМИИ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 8 КЛАССА

Тип урока: усвоения новых знаний

Вид урока: учебная деятельность

Цели урока : создать условия:

для исследования свойств изучаемых веществ (щелочей);

для наблюдений химических превращений изучаемых веществ (щелочей);

для развития умения характеризовать состав и свойства щелочей;

для развития умений записывать уравнения химических реакций;

для умения взаимодействовать с людьми, работать в коллективе; адекватно оценивать свою познавательно-трудовую деятельность;

для умения управлять своей познавательной деятельностью, развития готовности к решению творческих задач, способности оценивать проблемные ситуации.

Планируемые результаты обучения:

Предметные:

уметь исследовать свойства и наблюдать за химическими превращениями изучаемых веществ;

уметь характеризовать состав и свойства щелочей;

уметь записывать уравнения химических реакций, протекающих между изученными классами неорганических соединений.

Метапредметные:

уметь взаимодействовать с членами коллектива; адекватно оценивать познавательно-трудовую деятельность на уроке.

Личностные:

Уметь управлять познавательной деятельностью, решать творческие задачи, оценивать проблемные ситуации.

Химия: 8 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений/ Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, Н.Н. Гара. – М.: Вентана-Граф, 2014

Химия: 8 класс: рабочая тетрадь для учащихся общеобразовательных учреждений/ Н.Н. Гара, М.А. Ахметов. – М.: Вентана-Граф, 2013

Химия: 8 класс: методическое пособие/ М.А. Ахметов, Н.Н. Гара. – М.: Вентана-Граф, 2014

- А теперь проверим результаты усвоения наших знаний: обменяемся листочками с соседом по парте и оценим его работу согласно критериям, которые представлены на слайде презентации

Оценивание результата теста соседа по парте

Верные ответы и шкала оценивания представлены на слайде 1 презентации к уроку (Приложение 1.)

Работа в группах : выполнение опытов, озвучивание результатов наблюдения

Группам выдается оборудование. Учитель озвучивает роль каждого ученика на уроке (за проведение опыта, учащиеся сами назначают старшего в группе)

- Догадались ли вы, какой класс неорганических соединений нам предстоит сегодня изучить? Какова тема и цель урока?

Фронтальная работа в группах : озвучивание темы и цели урока.

Цель урока – изучить свойства и химические свойства щелочей

Тему урока учащиеся записывают в тетрадь

- Итак, цель определена! Для достижения цели нам необходимо составить план действия! Каждая группа работает с текстом учебника и составляет план

Работа в группах: составление плана по § 36.

Ответственные в группе за составление плана озвучивают свою версию.

При необходимости проводится корректировка плана.

Физические свойства щелочей

Химические свойства щелочей:

2.1.Взаимодействие с кислотными оксидами

2.2. Взаимодействие с кислотами

2.3. Взаимодействие с солями

3. Получение щелочей в лаборатории

Учащиеся записывают план в тетрадь

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА (слайд 2)

- Каждая группа получает индивидуальный маршрут действий. Но для того, что бы верно и быстро ответить на вопросы, необходимо сплоченно, дружно работать в команде!

- Каждая группа представляет результаты своей деятельности.

Самостоятельная работа в группах: учащиеся получают маршрут действий, ответы на вопросы фиксируют в тетрадях

Коллективная беседа по результатам освоения физических свойств (слайд 3); химических свойств (слайд 4) и получения щелочей в лаборатории (слайд 5).

Химические свойства щелочей учащиеся группы прописывают на доске, при необходимости – корректируются

Каждая группа получает свой маршрут действий (приложения 2, 3)

- Каждой группе я даю небольшую диагностическую работу, в которой содержатся одинаковые задания. Та группа, которая верно и быстро выполнит задание, имеет право на получение дополнительного балла к общей оценке за урок!

Коллективная работа с диагностической работой

- Теперь нам необходимо заполнить лист самооценки за урок, а я проверю за это время ваши диагностические работы.

Беседа. Отвечают на вопросы учителя

Индивидуальная работа по заполнению листа самооценки

- Переводим полученные баллы в оценку. Дополнительный балл зарабатывают участники ____ группы.

Индивидуальная работа по переводу баллов в оценку

- Полезен ли был для вас урок? Какие у вас есть замечания и предложения?

Самоанализ. Опрос 2-3 желающих

Читать §36, письменно выполнить задания 1 и 7 на стр. 155. По желанию учащихся – приготовить презентацию о применении щелочей в жизни человека

Записывают задание в дневник

К кислотам относится каждое из двух веществ

С какой парой металлов взаимодействуют кислоты?

С какими веществами кислоты не реагируют?

С растворимыми основаниями

С оксидами металлов

С оксидами неметаллов

С активными металлами

Между какими веществами неорганических соединений возможна реакция нейтрализации?

Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:

Основания – сложные вещества, которые состоят из катиона металла Ме + (или металлоподобного катиона, например, иона аммония NH₄ + ) и гидроксид-аниона ОН — .

По растворимости в воде основания делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые основания . Также есть неустойчивые основания, которые самопроизвольно разлагаются.

1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:

основный оксид + вода = основание

Например , оксид натрия в воде образует гидроксид натрия (едкий натр):

Na₂O + H₂O → 2NaOH

При этом оксид меди (II) с водой не реагирует:

CuO + H₂O ≠

2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий) , кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.

металл + вода = щёлочь + водород

Например , калий реагирует с водой очень бурно:

2K 0 + 2 H₂ + O → 2 K + OH + H₂ 0

3. Электролиз растворов некоторых солей щелочных металлов . Как правило, для получения щелочей электролизу подвергают растворы солей, образованных щелочными или щелочноземельными металлами и бескилородными кислотами (кроме плавиковой) – хлоридами, бромидами, сульфидами и др. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.

Например , электролиз хлорида натрия:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:

щелочь + соль₁ = соль₂↓ + щелочь

Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:

Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II):

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода.

нерастворимое основание + кислота = соль + вода

нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода

Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с сильной соляной кислотой:

При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:

2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.

Например , гидроксид железа (III) разлагается на оксид железа (III) и воду при прокаливании:

3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид ≠

нерастворимое основание + амфотерный гидроксид ≠

4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей. Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления, которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).

Например , гидроксид железа (II) можно окислить кислородом воздуха в присутствии воды до гидроксида железа (III):

4 Fe +2 (OH)₂ + O₂ 0 + 2H₂O → 4 Fe +3 ( O -2 H)₃

1. Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами – и сильными, и слабыми . При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации . Возможно и образование кислой соли, если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты. В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:

щёлочь_{(избыток)}+ кислота = средняя соль + вода

щёлочь + многоосновная кислота_{(избыток)} = кислая соль + вода

Например , гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты.

При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.

При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:

В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.

2. Щёлочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются обычные соли , а в растворе – комплексные соли .

щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода

щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода

щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль

щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль

Например , при взаимодействии гидроксида алюминия с гидроксидом натрия в расплаве образуется алюминат натрия. Более кислотный гидроксид образует кислотный остаток:

А в растворе образуется комплексная соль:

Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (как правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.

3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли, в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:

щёлочь_{(избыток)} + кислотный оксид = средняя соль + вода

щёлочь + кислотный оксид_{(избыток)} = кислая соль

Например , при взаимодействии избытка гидроксида натрия с углекислым газом образуется карбонат натрия и вода:

А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:

2NaOH + CO₂ = NaHCO₃

4. Щёлочи взаимодействуют с солями. Щёлочи реагируют только с растворимыми солями в растворе , при условии, что в продуктах образуется газ или осадок . Такие реакции протекают по механизму ионного обмена.

щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид

Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.

Cu 2+ SO₄ 2- + 2Na + OH — = Cu 2+ (OH)₂ — ↓ + Na₂ + SO₄ 2-

Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония.

Например , гидроксид калия взаимодействует с раствором нитрата аммония:

! При взаимодействии солей амфотерных металлов с избытком щёлочи образуется комплексная соль !

Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее. Если соль, образованная металлом, которому соответствует амфотерный гидроксид , взаимодействует с небольшим количеством щёлочи, то протекает обычная обменная реакция, и в осадок выпадает гидроксид этого металла .

Например , избыток сульфата цинка реагирует в растворе с гидроксидом калия:

Однако, в данной реакции образуется не основание, а амфотерный гидроксид. А, как мы уже указывали выше, амфотерные гидроксиды растворяются в избытке щелочей с образованием комплексных солей . Т аким образом, при взаимодействии сульфата цинка с избытком раствора щёлочи образуется комплексная соль, осадок не выпадает:

Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:

соль амф.металла_{(избыток)} + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль

соль амф.металла + щёлочь_{(избыток)} = комплексная соль + соль

5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.

кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода

Например , гидросульфит калия реагирует с гидроксидом калия с образованием сульфита калия и воды:

Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO₃ мы разбиваем на уольную кислоту H₂CO₃ и карбонат натрия Na₂CO₃. Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.

6. Щёлочи взаимодействуют с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.

! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!

Например , железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:

2Al + 2NaOH + 6 H₂ + O = 2Na[ Al +3 (OH)₄] + 3 H₂ 0

7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):

NaOH +О₂ ≠

NaOH +N₂ ≠

NaOH +C ≠

Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).

Например , хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:

2NaOH +Cl₂ 0 = NaCl — + NaOCl + + H₂O

Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:

6NaOH +Cl₂ 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O₃ + 3H₂O

Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.

Например , в растворе:

2NaOH + Si 0 + H₂ + O= Na₂Si +4 O₃ + 2H₂ 0

Фтор окисляет щёлочи:

2F₂ 0 + 4NaO -2 H = O₂ 0 + 4NaF — + 2H₂O

Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Основаниями или гидроксидами называют соединения металлов с гидроксогруппами ОН (одна или несколько групп ОН на каждый атом металла М, т.е. МОН или М(ОН)_n). Гидроксогруппа ОН – это ион, ее заряд равен 1–, валентность I.

Названия оснований

В названии основания два слова: КОН – гидроксид калия. Если металл имеет переменную валентность, то ее указывают римской цифрой в скобках: Сг(ОН)₃ – гидроксид хрома(III).

Чтобы составить формулу гидроксида по названию соединения, надо знать заряд катиона металла М n + . Число гидроксогрупп в формуле равно величине этого заряда: М(ОН)_n. Заряды катионов металлов можно узнать из таблицы растворимости.

Например, в гидроксиде калия заряд иона калия 1 + , К + , поэтому формула КОН. В гидроксиде бария ион бария Ва 2+ , формула Ва(ОН)₂.

Щелочи – это растворимые в воде основания (LiOH, NaOH, КОН, Ва(ОН)₂, Са(ОН)₂ ). Щелочи – очень едкие вещества, вызывают ожоги. При работе с ними надо особенно тщательно соблюдать правила техники безопасности, надевать очки и перчатки.

Для распознавания растворов щелочей используют индикаторы.

Индикаторы – это органические красители, изменяющие окраску в зависимости от состава раствора. Так, бесцветный раствор фенолфталеина в растворе щелочи становится малиновым. Фиолетовый раствор лакмуса в растворах щелочей становится синим, а оранжевый раствор метилоранжа приобретает интенсивно желтый цвет.

Нерастворимые основания – это практически нерастворимые в воде вещества, например гидроксид железа(III), гидроксид меди(II), гидроксид магния.

Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. Если элемент образует несколько оксидов, то оксид, соответствующий низшей степени окисления, является основным оксидом. Например, СrО и МnО – основные оксиды.

Формулы основных оксидов можно вывести, вычитая необходимое число молекул воды из формулы основания. Например, для формул основных оксидов Na₂O, СаО, Fe₂O₃:
а) 2NaOH – Н₂O = Na₂O;
б) Са(ОН)₂ – Н₂O = СаО;
в) 2Fe(OH)₃ – 3Н₂O = Fe₂O₃.

Получение оснований

Растворимые основания получают:

а) реакцией оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой: ВаО + Н₂O = Ва(ОН)2;

б) взаимодействием активных металлов (электроотрицательность которых 1,2 и меньше) с водой: 2 Li + 2Н₂O = 2LiOH + Н₂ ↑;

в) электролизом водного раствора соли, например хлорида натрия; при пропускании постоянного электрического тока через раствор на катоде выделяется водород, на аноде – хлор, а в растворе остается гидроксид натрия:
2NaCl + 2Н₂O →электролиз→ Н₂ ↑ + 2NaOH + Cl₂ ↑.

Нерастворимые основания получают по реакции обмена растворимых солей со щелочами:
CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ ↓ + 2NaCl.

Химические свойства оснований

Нерастворимые основания – довольно неустойчивые соединения. Нагревание (300–400 °С) приводит к потере ими воды. Например, голубой гидроксид меди(II) при нагревании отщепляет воду и превращается в черный оксид меди(II):
Сu(ОН)₂ → t → СuО + Н₂O.

Читайте также: