Особенности взаимодействия кислых солей со щелочами.
Достаточно часто возникают затруднения при записи реакций кислых солей со щелочами. Ниже рассмотрим основные закономерности подобных взаимодействий. Под кислыми солями подразумеваем соли, в которых остались атомы водорода, способные к замещению на катионы металлов или аммония. Отсюда первый вывод: при добавлении щелочи водород в составе «кислого» аниона будет замещаться с образованием среднего аниона. По такой схеме будут идти простейшие примеры 1) и 2):
2) LiHS + LiOH = Li2S + H2O
Li + + HS − + Li + + OH − = 2Li + + S 2- + H2O
HS − + OH − = S 2- + H2O
При рассмотрении солей фосфорной кислоты будут возникать дополнительные варианты за счет образования двух видов кислых солей: гидрофосфатов и дигидрофосфатов. Тут следует обращать внимание на избыток/недостаток соли, либо щелочи. Сравните примеры 3) и 4):
Щелочи в примере 3) мало, не хватает для полного замещения атомов водорода в кислой соли.
В примере 4) щелочи много, заместит все возможные атомы водорода в кислой соли.
Значительно больше сложностей возникает при взаимодействии кислой соли и щелочи с разными катионами. Здесь все так же сперва происходит превращение кислого аниона в средний, а далее возможен обмен катионами. Влиять на такой обмен будет природа катионов, растворимость соответствующих средних солей, а также избыток/недостаток соли, либо щелочи. Рассмотрим возможные комбинации для солей двухосновной кислоты, например, угольной:
В описании задания случай 5) можно охарактеризовать фразой «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы», что вполне понятно из ионного уравнения.
Для случая 6) можно записать «в образовавшемся растворе практически отсутствовали карбонат-ионы», что вполне понятно, поскольку они полностью перешли в состав осадка карбоната бария.
Различие в примерах 5) и 6) легко понять, если представить, что карбонат калия, образовавшийся на первой стадии, может далее вступить в обмен с избытком гидроксида бария.
Теперь давайте поменяем местами исходные катионы и убедимся, что тогда реакция может пойти единственным образом:
Почему невозможен вариант с получением гидроксида бария по аналогии со случаем 6)? Потому что карбонат бария уже является осадком и в дальнейшее взаимодействие с гидроксидом калия не вступает:
BaCO3 + KOH – нет реакции
Схожие рассуждения можно применить и для реакций с участием трехосновной фосфорной кислоты. Там так же будет больше вариантов протекания, если исходим из соли щелочного металла и щелочи, содержащей щелочноземельный металл:
Вариант 8) с образованием двух солей, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы». Гидроксида кальция добавили мало, связать все фосфат-ионы в осадок не смог.
Вариант 9) с образованием соли и щелочи, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали фосфат-ионы». Гидроксида кальция взяли много, все фосфат-ионы перешли в осадок.
Если взять изначально соль щелочноземельного металла и гидроксид щелочного, то вариант будет только один:
Причина отсутствия гидроксида кальция в продуктах по аналогии с пунктом 7) – нерастворимость промежуточно образовавшегося фосфата кальция и отсутствие обмена с ним:
Реакции с дигидрофосфатами будут идти по аналогичным схемам и приводить к двум солям, либо соли и щелочи. Рассмотрим два примера из числа возможных:
Весь фосфат перешел в осадок.
Часть фосфата перешла в осадок, новый гидроксид образоваться не может.
Koh изб что значит
Алёна, второй комментарий — если это к реакциям с 11 по 14, то верно. Только образуются не соли, а слабое основание (или амфотерный гидроксид) и слабая кислота (или амфотерный гидроксид). Это всё реакции со взаимным усилением гидролиза 
Одна соль образована анионом слабой кислоты / амфотерного гидроксида и гидролизуется по аниону, давая OH(-). Другая соль образована катионом слабого основания / амфотерного гидроксида и гидролизуется по катиону, давая H(+). Если растворы этих солей смешать — H(+) прореагируют с OH(-), и оба гидролиза усилятся и пройдут практически необратимо.
Подробно можно прочитать в моём посте про гидролиз, который недавно вышел
Отличие первых трёх реакций от последней — только в том, что в последней «слабая кислота» — это кислота, а в остальных «слабая кислота» — это амфотерный гидроксид.
Амфотерный гидроксид можно в зависимости от ситуации рассматривать или как кислоту, или как основание
Алёна, а если второй комментарий относится к 17 — 19, то в принципе тоже можно сказать, что верно (видимо, вы и имели в виду 17 — 19, раз написали про соли). Процессы с точки зрения термодинамики здесь можно рассматривать так:
HCO3(-) = H(+) + CO3(2-) [ОБРАТИМО]
H(+) + OH(-) = H2O [НЕОБРАТИМО + СМЕЩАЕТ ВПРАВО РАВНОВЕСИЕ ПРЕДЫДУЩЕЙ РЕАКЦИИ, т.к. расходуется H(+)]
Показать полностью.
Гидрокарбонат-ион — это фактически угольная кислота по второй ступени. Как и любую кислую соль — его нужно рассматривать как «соль» и как «кислоту» одновременно (кислотой является анион соли).
Так как это слабая кислота — всё же записывать уравнение следует сразу между гидрокарбонат-ионом и гидроксид-ионом:
HCO3(-) + OH(-) = CO3(2-) + H2O
То есть нужно понимать, что HCO3(-) диссоциирует слабо (это слабая кислота), и в ионном уравнении его нужно оставлять в виде HCO3(-), а не писать как H(+) + CO3(2-).
2KHCO3 + 2NaOH = K2CO3 + Na2CO3 + 2H2O
2K(+) + 2HCO3(-) + 2Na(+) + 2OH(-) = 2K(+) + CO3(2-) + 2Na(+) + CO3(2-) + 2H2O
HCO3(-) + OH(-) = H2O + CO3(2-)
Никита, сероводород реагирует с сульфатом меди(II), но не реагирует с сульфатом железа(II) за счёт различий в растворимости CuS и FeS: они оба «нерастворимы», но CuS намного сильнее «нерастворим». Поэтому FeS растворяется в сильных кислотах-неокислителях с образованием сероводорода (сильная кислота вытесняет слабую) и, как следствие, не осаждается сероводородом. А с CuS всё наоборот: он не растворяется в кислотах-неокислителях и осаждается сероводородом из растворов солей меди(II).
Я разобрал это более подробно в ветке комментариев, где ответ на задание. Посмотрите там.
Первая группа реакций (11 — 14) представляет собой реакции со взаимным усилением гидролиза.
Допустим, у нас есть раствор соли с анионом слабой кислоты (или амфотерного гидроксида). Эта соль гидролизуется по аниону: в растворе появляются анионы OH⁻.
Есть другой раствор: в нём находится соль с катионом слабого основания (или амфотерного гидроксида). Она гидролизуется по катиону: в растворе появляются катионы H⁺.
Показать полностью.
Если растворы этих двух солей смешать — катионы H⁺ и анионы OH⁻ свяжутся в молекулы воды. Их концентрация уменьшится. За счёт этого равновесия процессов гидролиза сместятся вправо, и гидролиз по аниону и катиону будет протекать практически необратимо.
Подробно взаимное усиление гидролиза я описывал здесь: https://vk.com/wall-197944931_176
Различие между реакциями 11 — 14 только в одном. В реакции 14 в качестве «аниона слабой кислоты» выступает анион сероводородной кислоты; в остальных реакциях — анион амфотерного гидроксида (напоминаю, что амфотерные гидроксиды можно рассматривать и как кислоты, и как основания в зависимости от конкретного процесса).
Как и в большинстве других реакций со взаимным усилением гидролиза — в качестве продуктов образуются слабое основание (или амфотерный гидроксид) и слабая кислота (или амфотерный гидроксид). В реакции №11 слабая кислота и слабое основание — это один и тот же амфотерный гидроксид — гидроксид алюминия.
11) 6Na[Al(OH)₄] + Al₂(SO₄)₃ → 8Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄
12) 3Na₂[Zn(OH)₄] + 2FeCl₃ → 3Zn(OH)₂ + 2Fe(OH)₃ + 6NaCl
13) 6Na[Al(OH)₄] + 2FeCl₃ → 6Al(OH)₃ + 2Fe(OH)₃ + 6NaCl
14) 2AlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6NaCl
Во второй группе реакций я начну с №16, т.к. эта реакция — более простая для объяснения.
Кислую соль нужно рассматривать как соль и кислоту одновременно: если быть точнее, то анион кислой соли является кислотой. Гидросульфат-анион — это всё равно, что серная кислота по второй ступени. В этом можно убедиться, записав ступенчато уравнения диссоциации для гидросульфата калия и для серной кислоты.
Показать полностью.
Магний реагирует с раствором гидросульфата калия аналогично тому, как реагировал бы с раствором серной кислоты. При этом образуется средняя соль.
Реакцию №15 можно объяснить двумя способами:
а) Хлорид аммония в растворе гидролизован по катиону, т.е. среда раствора кислая (уравнение реакции гидролиза: NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃⋅H₂O + H⁺; в молекулярной форме: NH₄Cl + H₂O ⇄ NH₃⋅H₂O + HCl). И поэтому можно считать, что магний здесь реагирует с разбавленной HCl (Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂). Если «сложить» два вышеописанных уравнения, то получаем Mg + 2NH₄Cl + 2H₂O → MgCl₂ + H₂ + 2NH₃⋅H₂O. В принципе это и есть нужное нам уравнение реакции №15. Но нужно добавить ещё одно небольшое примечание. В продуктах мы записали одновременно MgCl₂ и 2NH₃⋅H₂O. Дело в том, что гидроксид магния — более сильное основание, чем аммиак. И поэтому гидроксид магния вытесняет аммиак из солей аммония (Mg(OH)₂ + 2NH₄Cl → MgCl₂ + 2NH₃⋅H₂O). Обратная реакция (с образованием гидроксида магния) идёт только обратимо и при очень высоких концентрациях реагентов. Поэтому мы можем написать в продуктах MgCl₂ и 2NH₃⋅H₂O.
б) Если выйти немного за рамки ЕГЭ и обратиться к теории Бренстеда — Лоури, то катион аммония можно рассматривать как кислоту. Тогда объяснение аналогично тому, что мы говорили про №16: только там кислотой был анион, а здесь катион.
15) Mg + 2NH₄Cl + 2H₂O → MgCl₂ + H₂ + 2NH₃⋅H₂O
16) Mg + 2KHSO₄ → K₂SO₄ + MgSO₄ + H₂
В реакциях 17 — 19 всё аналогично: кислую соль рассматриваем как кислоту и соль одновременно (анион соли является кислотой). Все три реакции суть реакции нейтрализации. В результате образуются средние соли.
При этом важно заметить, что в избытке Ba(OH)₂ не может получиться K₂CO₃, потому что K₂CO₃ будет реагировать с этим самым избытком Ba(OH)₂ за счёт образования осадка BaCO₃. В этом различие реакций №18 и №19.
В реакции №17 не пишут KNaCO₃, т.к. такая соль не выделена в чистом виде (хотя для раствора разницы особо нет, т.к. всё равно всё диссоциировано на ионы).
17) 2KHCO₃ + 2NaOH → Na₂CO₃ + K₂CO₃ + 2H₂O
18) 2KHCO₃(изб.) + Ba(OH)₂ → K₂CO₃ + BaCO₃ + 2H₂O
19) KHCO₃ + Ba(OH)₂(изб.) → BaCO₃ + KOH + H₂O
Реакции №20 и №21 — это те реакции, в которых известное правило про «РИО идёт, если образуется что-то там» выполняется в обе стороны. Действительно: с одной стороны, «должна» идти прямая реакция (MSO₄ + H₂S → MS + H₂SO₄) за счёт образование осадка MS; с другой стороны — «должна» идти обратная реакция (MS + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂S) за счёт образования газа H₂S (да и более сильная кислота вытесняет более слабую).
Показать полностью. То есть мы получили два суждения, которые в общем случае друг другу противоречат. Следовательно, этим правилом без дополнительных оговорок здесь пользоваться нельзя.
Строго говоря, можно ввести «дополнительную оговорку» и пользоваться этим правилом дальше. Оговорка заключается в том, что нужно сравнить, с какой из сторон получится «более нерастворимый осадок» / «более нерастворимый газ» / «более слабый электролит». Конкретно в данном случае — нужно сравнить «слабость» сероводородной кислоты и «нерастворимость» сульфида металла. Для всего этого существуют термодинамические константы (константы диссоциации сероводородной кислоты, произведения растворимости сульфидов). Но на ЕГЭ их не дают. Поэтому обойдёмся более простым объяснением (правда сведя его в итоге к «просто выучите»).
Рассматривать будем на примерах сульфидов. Если сульфид «достаточно нерастворим», чтобы «победить» «слабость» сероводородной кислоты — такой сульфид можно осадить в кислой среде (реакция MSO₄ + H₂S → MS + H₂SO₄ идёт за счёт образования осадка MS). Такие сульфиды не растворяются в кислотах-неокислителях: реакция MS + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂S не идёт.
Если же сульфид «недостаточно нерастворим», и сероводородная кислота «побеждает» его своей «слабостью», то такой сульфид растворяется в кислотах-неокислителях (более сильная кислота вытесняет более слабую + ещё и выделяется газ: MS + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂S). Такой сульфид нельзя осадить в кислой среде (реакция MSO₄ + H₂S → MS + H₂SO₄ не идёт).
К важнейшим сульфидам, нерастворимым в кислотах-неокислителях, относятся CuS, PbS, HgS и Ag₂S.
Кстати, раньше всё вышеописанное использовалось в так называемой сульфидной схеме разделения катионов в аналитической химии. Можете загуглить, кому интересно: там классификация сульфидов несколько более подробная, чем я здесь привёл.
20) CuSO₄ + H₂S → CuS + H₂SO₄
21) FeSO₄ + H₂S → реакция не идёт
