Условие задачи
Составьте формулы солей натрия, кальция и алюминия для следующих кислот: азотной, серной и фосфорной. Дайте их названия. Какие из солей растворимы в воде?
Решение
Мы решаем задачу по неорганической химии. Требуется составить формулы солей (соль – продукт реакции нейтрализации кислоты основанием) для данных кислот (азотной, серной и фосфорной) с катионами натрия (Na⁺), кальция (Ca²⁺) и алюминия (Al³⁺); затем дать их наименования и установить, какие соли растворимы в воде.
Ниже перечислим все комбинации, составим формулы и запишем наименования.
Ⅰ. Нитраты (кислота – азотная, HNO₃)
1. Нитрат натрия
Формула: NaNO₃
Название: нитрат натрия
2. Нитрат кальция
Формула: Ca(NO₃)₂
Название: нитрат кальция
3. Нитрат алюминия
Формула: Al(NO₃)₃
Название: нитрат алюминия
По правилу, все нитраты практически всегда растворимы в воде.
Ⅱ. Сульфаты (кислота – серная, H₂SO₄)
1. Сульфат натрия
Формула: Na₂SO₄
Название: сульфат натрия
2. Сульфат кальция
Формула: CaSO₄
Название: сульфат кальция
3. Сульфат алюминия
Формула: Al₂(SO₄)₃
Название: сульфат алюминия
Из общих соображений: соли щёлочных металлов (Na) легко растворимы, нитраты – растворимы. Сульфаты большинства металлов растворимы, однако сульфат кальция обладает ограниченной (умеренной) растворимостью, тогда как сульфат алюминия хорошо растворим.
Ⅲ. Фосфаты (кислота – фосфорная, H₃PO₄)
1. Фосфат натрия
Формула: Na₃PO₄
Название: фосфат натрия
2. Фосфат кальция
Формула: Ca₃(PO₄)₂
Название: фосфат кальция
3. Фосфат алюминия
Формула: AlPO₄
Название: фосфат алюминия
Общие правила гласят, что соли щёлочных металлов (Na) всегда растворимы. Фосфаты, за исключением щёлочных металлов, как правило, малорастворимы. Таким образом, фосфат кальция и фосфат алюминия практически не растворимы в воде.
Подытожим растворимость:
• Растворимы в воде:
– Нитрат натрия (NaNO₃), нитрат кальция (Ca(NO₃)₂) и нитрат алюминия (Al(NO₃)₃);
– Сульфат натрия (Na₂SO₄) и сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃);
– Фосфат натрия (Na₃PO₄).
• Ограниченно растворим или малорастворимы:
– Сульфат кальция (CaSO₄) – умеренно растворим;
– Фосфат кальция (Ca₃(PO₄)₂) и фосфат алюминия (AlPO₄) – практически не растворимы в воде.
Таким образом, мы получили:
1. Нитраты:
– NaNO₃ (нитрат натрия), Ca(NO₃)₂ (нитрат кальция), Al(NO₃)₃ (нитрат алюминия);
все растворимы.
2. Сульфаты:
– Na₂SO₄ (сульфат натрия) – растворим;
– CaSO₄ (сульфат кальция) – умеренно растворим;
– Al₂(SO₄)₃ (сульфат алюминия) – растворим.
3. Фосфаты:
– Na₃PO₄ (фосфат натрия) – растворим;
– Ca₃(PO₄)₂ (фосфат кальция) – нерастворим;
– AlPO₄ (фосфат алюминия) – нерастворим.
Это и есть подробное решение задачи согласно правилам неорганической химии.