Условие задачи

Формулы только основных солей записаны в ряду1) (CaOH)2SO4, Ca(OH)2, CaOHCl2) Fe(OH)3, Fe(OH)2NO3, [Fe(OH)2]SO43) MnOHNO3, CuOHCl2, Mg(OH)24) FeOHCl2, FeOHCl, [Fe(OH)2]2SO4

Решение

Ниже представлено подробное решение задачи по неорганической химии (структурная химия основных солей).

Задача касается определения, какие из приведённых формул представляют основные соли. Напомним основное понятие:

Основная соль – это соединение, получаемое при неполном нейтрализации металлогидроксида кислотой. Её можно записать в виде

M(OH)ₙ₋ₓ(A)ₓ (при 0 < x < n), где M – металл, OH – гидроксидная группа, A – одноосновный анион (например, NO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻), n – число гидроксидных групп в исходном гидроксиде, и x – число заменённых групп. При полном нейтрализации (x = n) получается гидроксид – сама основа (например, Ca(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂). Рассмотрим по рядам представленные формулы: ───────────────────────────── Ряд 1: (1) (CaOH)₂SO₄ (2) Ca(OH)₂ (3) CaOHCl₂ ───────────────────────────── 1. Формула (1) (CaOH)₂SO₄. Здесь ионная группа CaOH имеет один гидроксидный остаток, а всего таких групп – два, компенсирующих заряд сульфата (SO₄²⁻). Иными словами, гидроксид кальция частично нейтрализован (не все две группы OH заменены кислотными радикалами). Значит, (CaOH)₂SO₄ – основная соль. 2. Формула (2) Ca(OH)₂ – является полным гидроксидом кальция, то есть вся база (Ca(OH)₂) нейтрализована, и свободных «незамещённых» OH-групп нет. Следовательно, Ca(OH)₂ не является основной солью. 3. Формула (3) CaOHCl₂. При правильном распределении групп получаем структуру, в которой кальций связан с одной группой OH и с двумя атомами хлора (Cl⁻). Здесь происходит частичная замена гидроксидных групп, поэтому CaOHCl₂ также является основной солью. (Заметим, что для кальция с зарядом +2 оптимальный вариант – наличие одного OH⁻ и одного одноосновного аниона; если бы было два Cl⁻, то заряд не уравновешивался, поэтому предполагают, что записанная формула соответствует соли с частичным заменой гидроксидной группы.) ───────────────────────────── Ряд 2: (1) Fe(OH)₃ (2) Fe(OH)₂NO₃ (3) [Fe(OH)₂]SO₄ ───────────────────────────── 1. Fe(OH)₃ – полностью нейтрализованный гидроксид железа(III); все три OH-группы присутствуют, следовательно, это не основная соль. 2. Fe(OH)₂NO₃ – здесь из исходного железного гидроксида Fe(OH)₃ одна OH-группа замещена анионом NO₃⁻. При этом получается заряд: железо(III) плюс две OH⁻ (каждая –1) дает остаточный заряд +1, нейтрализуемый NO₃⁻ (–1). Это соответствует схеме неполной нейтрализации, то есть Fe(OH)₂NO₃ – основная соль. 3. [Fe(OH)₂]SO₄ – здесь двойственная группа [Fe(OH)₂] выступает в роли катиона с зарядом +1, который в паре с сульфатом (SO₄²⁻) требует двух таких групп для нейтрализации заряда. Получается общее уравнение: два [Fe(OH)₂]⁺ и один SO₄²⁻ дают нейтральное соединение. Таким образом, [Fe(OH)₂]SO₄ (точнее, если записать как [Fe(OH)₂]₂SO₄) – основная соль. ───────────────────────────── Ряд 3: (1) MnOHNO₃ (2) CuOHCl₂ (3) Mg(OH)₂ ───────────────────────────── 1. MnOHNO₃ – здесь мещается неполная нейтрализация исходного гидроксида марганца (вероятно, Mn(OH)₂ или Mn(OH)₃ в зависимости от степени окисления). Запись показывает, что присутствуют и гидроксидная группа, и анион NO₃⁻, что характерно для основной соли. 2. CuOHCl₂ – аналогично, у меди имеется одна группа OH, а оставшиеся заряды уравновешиваются хлорами, что соответствует неполному замещению гидроксидных групп. Следовательно, CuOHCl₂ – основная соль. 3. Mg(OH)₂ – полностью нейтрализованный гидроксид магния. Нет замещения гидроксидных групп кислотными радикалами, поэтому Mg(OH)₂ не является основной солью. ───────────────────────────── Ряд 4: (1) FeOHCl₂ (2) FeOHCl (3) [Fe(OH)₂]₂SO₄ ───────────────────────────── 1. FeOHCl₂ – в этой формуле, если рассматривать железо как Fe(III), то один OH⁻ и два Cl⁻ дают суммарный заряд: +3 + (–1) + 2×(–1) = 0. Таким образом, происходит неполная замена гидроксидных групп (изначально Fe(OH)₃), и FeOHCl₂ является основной солью. 2. FeOHCl – если рассматривать аналогично, то имеется один OH⁻ и один Cl⁻, что суммарно дает +3 + (–1) + (–1) = +1, то есть соединение не является нейтральным; скорее всего, запись соответствует некорректной или неполной формуле, и её не относят к основным солям. 3. [Fe(OH)₂]₂SO₄ – здесь, как и в ряду 2, два комплекса [Fe(OH)₂]⁺ (каждый с зарядом +1, полученным при замещении одной из трёх OH-групп) компенсируют заряд сульфата (SO₄²⁻). Следовательно, [Fe(OH)₂]₂SO₄ – основная соль. ───────────────────────────── Итого: • Ряд 1. Основные соли – (CaOH)₂SO₄ и CaOHCl₂, а Ca(OH)₂ – не относится к основным солям. • Ряд 2. Основные соли – Fe(OH)₂NO₃ и [Fe(OH)₂]SO₄, а Fe(OH)₃ – полный гидроксид. • Ряд 3. Основные соли – MnOHNO₃ и CuOHCl₂, а Mg(OH)₂ – полный гидроксид. • Ряд 4. Основные соли – FeOHCl₂ и [Fe(OH)₂]₂SO₄, а FeOHCl не является корректно составленной (и не нейтрализуется полностью). Таким образом, по правилам неорганической химии, основываясь на зарядовом балансе и степени замещения гидроксидных групп, основные соли в приведённых рядах – это те соединения, где из исходного гидроксида (Ca(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂ или Fe(OH)₃) замещена не вся группа – то есть присутствуют как остатки OH, так и кислородсодержащие анионы. Ответ: В ряду 1 основные соли – (CaOH)₂SO₄ и CaOHCl₂; в ряду 2 – Fe(OH)₂NO₃ и [Fe(OH)₂]SO₄; в ряду 3 – MnOHNO₃ и CuOHCl₂; в ряду 4 – FeOHCl₂ и [Fe(OH)₂]₂SO₄. Этим выводом и произведённым расчётами мы определили, какие из приведённых формул соответствуют основным солям в соответствии с понятием неполной нейтрализации металлогидроксидов.