Уравнение реакции соды и гидроксида натрия

Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства

Гидроксид натрия (едкий натр) NaOH — белый, гигроскопичный, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 40; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,130; t_пл = 321º C; t_кип = 1390º C;

Способы получения

1. Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия :

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

2. При взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия и пероксида натрия с водой также образуется гидроксид натрия:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

3. Карбонат натрия при взаимодействии с гидроксидом кальция образует гидроксид натрия:

Качественная реакция

Качественная реакция на гидроксид натрия — окрашивание фенолфталеина в малиновый цвет .

Химические свойства

1. Гидроксид натрия реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

2. Гидроксид натрия реагирует с кислотными оксидами . При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

3. Гидроксид натрия реагирует с амфотерными оксидами и гидроксидами . При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли:

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

4. С кислыми солями гидроксид натрия также может взаимодействовать. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли:

5. Гидроксид натрия взаимодействует с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется до силиката и водорода:

Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:

Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в растворе гидроксида натрия:

Сера взаимодействует с гидроксидом натрия только при нагревании:

6. Гидроксид натрия взаимодействует с амфотерными металлами , кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

7. Гидроксид натрия вступает в обменные реакции с растворимыми солями .

Хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с гидроксидом натрия взаимодействуют соли аммония .

Например , при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

8. Гидроксид натрия разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2NaOH → Na₂O + H₂O

9. Гидроксид натрия проявляет свойства сильного основания. В воде практически полностью диссоциирует , образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na + + OH —

10. Гидроксид натрия в расплаве подвергается электролизу . При этом на катоде восстанавливается натрий, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Получение и свойства гидроксида натрия

Задача 975.
Продажный гидроксид натрия часто содержит значительную примесь соды. Как это обнаружить? Как освободить раствор NаОН от примеси соды? Составить уравнения соответствующих реакций.
Решение:
а) Соду в продажном гидроксиде натрия можно обнаружить, если на пробу подействовать раствором соляной кислоты, будет наблюдаться выделение газа:

б) Раствор NaOH можно освободить от примесей Na₂CO₃, подействовав на него «известковой водой», при этом выпадает в осадок СаСО₃:

Задача 976.
При взаимодействии 10 г амальгамы натрия с водой получен раствор щелочи. Для нейтрализации этого раствора потребовалось 50 мл 0,5 н. раствора кислоты. Определить процентное содержание натрия (по массе) в амальгаме.
Решение:
Согласно закону эквивалентов вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. Поэтому количество израсходованной щёлочи и кислоты, также натрия равны между собой: η(щёлочь) = η(кислота) = η(Na).

Рассчитаем массу натрия, содержащуюся в навеске по формуле:

Теперь рассчитаем массовую долю натрия в амальгаме:

Ответ: 5,75%.

Задача 977.
Из навески смеси КСI и NаСI общей массой 0,1225 г получили осадок АgС1 массой 0,2850 г. Вычислить процентное содержание (по массе) КСI и NаС1 в смеси.
Решение:
Обозначим m(NaCl) через «х», m(КCl) через «у», составим уравнение:

По уравнениям реакций:

Находим массу хлорида серебра, получаемого в результате реакции с хлоридом натрия и массу хлорида серебра, получаемого при реакции с хлоридом калия, получим:

Складывая оба выражения масс, получим второе уравнение:

Решаем систему уравнений:

Умножим все члены первого уравнения на коэффициент при «х» во втором уравнении и вычитаем второе уравнение из первого, получим:

2,4444х + 2,4444у = 0,1225 . 2,4444 = 0,2994;
2,4444х + 1,9182 = 0,28509;
0,5263у = 0,0144;
У = 0,0144/0,5363 = 0,0274;
x = 0,1225 — 0,0274 = 0,0951.

Теперь рассчитаем массовые доли хлоридов натрия и калия, получим:

Ответ: 77,63% NaCl; 22,37% KCl.

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.