Условие задачи
Укажите, каким основаниям могут соответствовать следующие соли:а) KNO3, Fe(OH)2NO3, (FeOH)2SO4, CrOHCl2;б) Na2SO4, CrOH(NO3)2, Cr(OH)2Br, CrOHSO4.
Решение
Ниже приведён подробный расчёт в рамках элементарной неорганической химии, а именно кислотно‐основового подхода к соли, получаемой неполной нейтрализацией полиосновных оснований.
Общее правило таково. Если имеется многоосновное основание, например, M(OH)ₙ (при n > 1), то его полное нейтрализование даёт соль MXₙ, где X– – анион сильной кислоты. Однако при частичной (неполной) нейтрализации в составе соли остаются –OH-группы, и её можно записывать как M(OH)ₙ₋ₓXₓ (при x от 1 до n – 1). Такие соли называют «кислыми» (если кислоты добавляются в недостаточном количестве). Аналогичным образом, если основание является моноосновным (как, например, KOH или NaOH), то соли представляют собой простые, т.к. здесь только одна –OH-группа замещается полностью.
Ниже рассмотрим каждую из заданных формул.
────────────────────────────
Часть (а)
1. KNO₃
– Здесь ион калия K⁺ связан с одним анионом нитрата NO₃–. Поскольку соль содержит один «активный» гидроксидный участок, можно заключить, что исходное основание – моноосновное, то есть KOH.
2. Fe(OH)₂NO₃
– Запишем состав: железо, связанное с двумя –OH и одной группой NO₃–. Если считать, что основное основание имеет вид Fe(OH)₃ (т.е. железо с тремя –OH, что характерно для Fe(OH)₃), то замещение одного –OH сильной кислотой (в данном случае – нитратной кислотой, HNO₃) приводит к образованию комплекса Fe(OH)₂NO₃. То есть соль получается при неполной нейтрализации Fe(OH)₃, где одна из трёх групп –OH замещена NO₃–.
3. (FeOH)₂SO₄
– Здесь видно, что соль содержит два однотипных фрагмента FeOH, объединённых с сульфат-анином SO₄²–. Если исходное основание – Fe(OH)₃, то каждое атом железа в соли теперь имеет по одному остаточному –OH (а две из трёх групп –OH заменены соответствующими кислотными остами). Два таких «одноионных» комплекных единицы (каждая имеет условный заряд +1) в совокупности уравновешиваются с сульфатом (SO₄²–). Таким образом, данная соль также получена неполной нейтрализацией Fe(OH)₃, но в данном случае нейтрализованы по одной –OH на атом железа (при наличии двух атомов железа, суммарно замещённых 2 из 6 –OH).
4. CrOHCl₂
– Соль имеет хром, связанный с одной –OH и двумя атомами хлора. Если принять, что исходное основание – Cr(OH)₃, то замещение двух –OH (на две молекулы HCl) даёт соль с формулой CrOHCl₂. То есть здесь также используется неполное нейтрализующее превращение триосновного основания Cr(OH)₃.
────────────────────────────
Часть (б)
1. Na₂SO₄
– Формула соли указывает, что два иона натрия Na⁺ компенсируют заряд сульфат-аниона SO₄²–. Поскольку натий – щелочной металл, соответствующее основание – моноосновное NaOH. Здесь нейтрализация полная.
2. CrOH(NO₃)₂
– Соль содержит один остаток –OH и два нитратных аниона NO₃– для одного атома хрома. Если предположить, что исходное основание – трехосновное Cr(OH)₃, то замещение двух –OH (на две HNO₃) приводит к образованию соли CrOH(NO₃)₂.
3. Cr(OH)₂Br
– Здесь атом хрома связан с двумя –OH и одним бромид-анионом Br–. При неполной нейтрализации Cr(OH)₃ (замещение одной –OH на HBr) получаем соль с формулой Cr(OH)₂Br.
4. CrOHSO₄
– Аналогично, если исходное Cr(OH)₃ подвергнуть реакции с серной кислотой H₂SO₄, то при замещении одной –OH группы образуется соль CrOHSO₄ (здесь один –OH остаётся, а одна замещается на –OSO₃H, в виде SO₄²–, компенсированного двумя молекулами основания, если рассматривать возможное димерное строение; однако в данной задаче принято, что именно Cr(OH)₃ является исходным триосновным основанием, а соль получается при замещении одной из –OH).
────────────────────────────
Итоговый ответ
а)
• KNO₃ – получилось от моноосновного основания KOH.
• Fe(OH)₂NO₃ – получено неполной нейтрализацией триосновного Fe(OH)₃ (одно –OH замещено).
• (FeOH)₂SO₄ – получено неполной нейтрализацией Fe(OH)₃, где два атома железа в соли имеют по одному остаточному –OH (каждый из них образован путём замещения одного из трёх –OH).
• CrOHCl₂ – получено неполной нейтрализацией триосновного Cr(OH)₃ (замещение двух –OH на Cl–).
б)
• Na₂SO₄ – получено от моноосновного NaOH (полная нейтрализация).
• CrOH(NO₃)₂ – получено неполной нейтрализацией триосновного Cr(OH)₃ (замещение двух –OH).
• Cr(OH)₂Br – получено неполной нейтрализацией Cr(OH)₃ (замещение одной –OH).
• CrOHSO₄ – получено неполной нейтрализацией Cr(OH)₃ (замещение одной –OH).
Таким образом, соли, в которых остаются –OH-группы, соответствуют неполной нейтрализации многоосновных (Fe(OH)₃ или Cr(OH)₃) оснований, а соли без –OH (KNO₃, Na₂SO₄) – образуются по правилу полного нейтралирования моноосновных гидроксидов.
Этот анализ выполнен в соответствии с классическими представлениями о реакции основания с кислотой в неорганической химии, где выбранная запись (например, в форме “M(OH)ₙ₋ₓXₓ”) помогает определить количество замещённых –OH-групп.