Кислі солі: утворення і перетворення на середні
~20 хв · 8 розділів · 10 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + хімія.
Прогнозувати, яка сіль — середня, кисла чи їхня суміш — утворюється залежно від мольного співвідношення лугу й багатоосновної кислоти або кислотного оксиду, а також складати рівняння перетворень між кислими й середніми солями, реакцій гідрогенкарбонатів із кислотами та їхнього термічного розкладу.
Чи може та сама пара реагентів давати різні продукти? Так — коли один із реагентів — багатоосновна кислота (H₂SO₄, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂S) або кислотний оксид (CO₂, SO₂), а другий — луг. Залежно від того, у якому мольному співвідношенні взято речовини, утворюється або середня сіль, або кисла сіль, або суміш двох сусідніх солей.
Луг і вуглекислий газ (CO₂)
Розгляньмо найпростіший випадок — реакцію натрій гідроксиду з карбон(IV) оксидом. Якщо лугу достатньо, щоб замістити обидва атоми Гідрогену в карбонатній кислоті H₂CO₃, утворюється середня сіль — натрій карбонат:
2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O
Це відбувається, коли n(NaOH) : n(CO₂) ≥ 2 : 1, тобто луг у надлишку або в точно стехіометричному співвідношенні 2 : 1.
Якщо ж CO₂ у надлишку (або кількості лугу вистачає лише на один атом Гідрогену), утворюється кисла сіль — натрій гідрогенкарбонат (питна сода):
NaOH + CO₂ → NaHCO₃
Тут n(NaOH) : n(CO₂) = 1 : 1. Якщо співвідношення менше за 1 : 1 (наприклад, 0,5 : 1), надлишок CO₂ просто не прореагує, а сіль усе одно буде NaHCO₃.
Інші двоосновні кислоти та кислотні оксиди
Та сама логіка працює для сульфатної кислоти H₂SO₄, сульфідної H₂S та сульфур(IV) оксиду SO₂:
NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O (n = 1 : 1, кисла сіль — натрій гідрогенсульфат)
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (n ≥ 2 : 1, середня сіль — натрій сульфат)
NaOH + H₂S → NaHS + H₂O (n = 1 : 1, кисла сіль — натрій гідрогенсульфід)
2NaOH + H₂S → Na₂S + 2H₂O (n ≥ 2 : 1, середня сіль — натрій сульфід)
NaOH + SO₂ → NaHSO₃ (n = 1 : 1, кисла сіль — натрій гідрогенсульфіт)
2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O (n ≥ 2 : 1, середня сіль — натрій сульфіт)
Ортофосфатна кислота — триосновна кислота
Ортофосфатна кислота H₃PO₄ має три атоми Гідрогену, здатні заміщуватися на метал. Тому можливі три ступені заміщення:
n(H₃PO₄) : n(NaOH) | Продукт | Назва солі | Тип солі |
|---|---|---|---|
1 : 1 | NaH₂PO₄ | натрій дигідрогенортофосфат | кисла |
1 : 2 | Na₂HPO₄ | натрій гідрогенортофосфат | кисла |
1 : 3 | Na₃PO₄ | натрій ортофосфат | середня |
Кожен наступний моль лугу заміщує ще один атом Гідрогену в кислоті. Якщо взяти 1 моль H₃PO₄ і 1 моль NaOH — заміщується лише перший атом H, утворюється NaH₂PO₄. Другий моль NaOH заміщує другий атом H — дає Na₂HPO₄. Третій моль NaOH заміщує останній атом H — утворюється середня сіль Na₃PO₄.
Проміжне співвідношення — суміш двох солей
Якщо мольне співвідношення n(лугу) : n(кислоти) не дорівнює жодному з «цілих» значень (1 : 1, 2 : 1, 3 : 1), а лежить між ними, утворюється суміш двох сусідніх солей.
Наприклад, n(NaOH) : n(CO₂) = 4 : 3. Це співвідношення дорівнює приблизно 1,33 : 1, тобто лежить між 1 : 1 і 2 : 1. Тому в суміші будуть NaHCO₃ (кисла сіль) і Na₂CO₃ (середня сіль). Повний розрахунок кількостей обох солей виконують у курсі хімічних обчислень, а тут важливо запам’ятати: за проміжного співвідношення завжди утворюються дві солі, а не одна.
Алгоритм визначення продукту
Обчисли кількість речовини (n) кожного реагенту за формулою n = m / M або n = V / Vₘ.
Знайди відношення n(лугу) : n(кислоти або кислотного оксиду).
Порівняй отримане відношення з межами 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 (залежно від основності кислоти).
Якщо відношення збігається з однією з меж — назви відповідну сіль.
Якщо відношення проміжне — назви пару сусідніх солей.
Важливо: одноосновні кислоти (HCl, HNO₃) кислих солей не утворюють — у них лише один атом Гідрогену, який заміщується повністю. Кислі солі можливі лише для багатоосновних кислот (H₂SO₄, H₂CO₃, H₂S, H₃PO₄ тощо).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Кислі солі — це не кінцева зупинка. Вони можуть перетворюватися на середні солі, а середні — знову на кислі. Ці перетворення постійно відбуваються в природі й використовуються в лабораторній практиці.
Кисла сіль + луг того самого металу → середня сіль
Якщо до кислої солі додати луг, який містить той самий метал, луг «забирає» останні атоми Гідрогену з кислотного залишку, і утворюється середня сіль:
NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O — натрій гідрогенкарбонат (питна сода) реагує з натрій гідроксидом, даючи натрій карбонат і воду.
NaH₂PO₄ + 2NaOH → Na₃PO₄ + 2H₂O — натрій дигідрогенортофосфат потребує двох молів лугу, щоб замістити обидва атоми Гідрогену.
KHSO₄ + KOH → K₂SO₄ + H₂O — калій гідрогенсульфат і калій гідроксид дають середню сіль — калій сульфат.
Середня сіль + надлишок кислотного оксиду чи кислоти → кисла сіль
Зворотний процес: середня сіль «приєднує» кислотний оксид разом із водою (або просто кислоту) і перетворюється на кислу сіль:
Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃ — натрій карбонат у водному розчині поглинає вуглекислий газ, перетворюючись на гідрогенкарбонат.
Na₃PO₄ + 2H₃PO₄ → 3NaH₂PO₄ — надлишок ортофосфатної кислоти перетворює середню сіль на дигідрогенортофосфат.
CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ — нерозчинний кальцій карбонат (крейда, мармур) розчиняється у воді, насиченій CO₂, утворюючи розчинний кальцій гідрогенкарбонат.
Дослід із вапняною водою
Класичний демонстраційний дослід, який ілюструє обидва перетворення. Вапняна вода — це насичений розчин кальцій гідроксиду Ca(OH)₂. Крізь нього пропускають CO₂:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Спочатку розчин каламутніє через утворення нерозчинного кальцій карбонату (білий осад). Якщо продовжувати пропускати CO₂, осад починає зникати:
CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂
Кальцій гідрогенкарбонат — розчинна сполука, тому рідина знову стає прозорою. Саме так вода, насичена вуглекислим газом, поступово розчиняє вапняки в природі, утворюючи карстові печери.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Гідрогенкарбонати й гідрогенсульфіти мають характерну властивість: вони реагують із сильними кислотами, виділяючи газ (CO₂ або SO₂), а гідрогенкарбонати під час нагрівання розкладаються.
Реакція із сильними кислотами
Гідрогенкарбонати й гідрогенсульфіти реагують із сильними кислотами (HCl, H₂SO₄, HNO₃), виділяючи відповідний газ:
NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑ — саме тому питна сода «гасить» кислоту: якщо полити оцтом соду, інтенсивно виділяються бульбашки вуглекислого газу.
KHSO₃ + HCl → KCl + H₂O + SO₂↑ — гідрогенсульфіти з кислотами виділяють сульфур(IV) оксид (сірчистий газ) із різким запахом.
Зверни увагу: із сильною кислотою реагують і середні солі (наприклад, Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑), і кислі солі. Тому ця реакція не дає змоги розрізнити ці два типи солей.
Термічний розклад гідрогенкарбонатів
Під час нагрівання гідрогенкарбонати розкладаються на карбонат, вуглекислий газ і воду:
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O
Ця реакція — основа дії харчового розпушувача: під час випікання сода розкладається, бульбашки CO₂ роблять тісто пористим.
Кальцій гідрогенкарбонат розкладається аналогічно:
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O
Це пояснює утворення накипу в чайниках: під час кип’ятіння води з розчиненим Ca(HCO₃)₂ випадає осад CaCO₃.
Не плутай: Na₂CO₃ (кальцинована сода) під час нагрівання не розкладається. CaCO₃ розкладається лише за сильного прожарювання (CaCO₃ → CaO + CO₂↑, t > 800 °C). А от гідрогенкарбонати розкладаються за помірного нагрівання (60–100 °C).
Як розрізнити Na₂CO₃ і NaHCO₃
Порівняй, як поводяться натрій карбонат і натрій гідрогенкарбонат з лугом, кислотою й під час нагрівання:
Реагент / дія | Na₂CO₃ | NaHCO₃ |
|---|---|---|
NaOH (луг) | не реагує | реагує → Na₂CO₃ + H₂O |
HCl (сильна кислота) | реагує → CO₂↑ | реагує → CO₂↑ |
нагрівання | не розкладається | розкладається → CO₂↑ |
Отже, з NaOH реагує лише кисла сіль (але без видимих ознак), із сильною кислотою — обидві солі, а під час нагрівання розкладається лише гідрогенкарбонат. Тому помітну відмінність дає нагрівання: NaHCO₃ виділяє CO₂, який каламутить вапняну воду.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Приклад 1. Вибір однієї відповіді
Крізь розчин, що містить 0,1 моль NaOH, пропустили 0,1 моль CO₂. Яка сіль утворилася?
Розв’язання. Обчислюємо мольне співвідношення: n(NaOH) : n(CO₂) = 0,1 : 0,1 = 1 : 1. Це відповідає утворенню кислої солі — натрій гідрогенкарбонату NaHCO₃.
Відповідь: NaHCO₃.
Чому інші варіанти неправильні:
Na₂CO₃ — утворився б, якби n(NaOH) : n(CO₂) ≥ 2 : 1, тобто лугу вдвічі більше.
Суміш Na₂CO₃ і NaHCO₃ — утворилася б за проміжного співвідношення, наприклад 4 : 3.
NaOH лишився без змін — неправильно, бо CO₂ прореагував повністю з усім лугом.
Приклад 2. Логічні пари
Установіть відповідність між мольним співвідношенням n(H₃PO₄) : n(KOH) і продуктом реакції.
Співвідношення | Продукт |
|---|---|
1. 1 : 1 | А. K₃PO₄ |
2. 1 : 2 | Б. K₂HPO₄ |
3. 1 : 3 | В. KH₂PO₄ |
Варіанти для вибору: А K₃PO₄, Б K₂HPO₄, В KH₂PO₄, Г суміш KH₂PO₄ і K₂HPO₄, Д суміш K₂HPO₄ і K₃PO₄.
Розв’язання. Для H₃PO₄ (триосновна кислота):
1 : 1 → заміщується один атом H → KH₂PO₄ (калій дигідрогенортофосфат) — відповідає В.
1 : 2 → заміщуються два атоми H → K₂HPO₄ (калій гідрогенортофосфат) — відповідає Б.
1 : 3 → заміщуються всі три атоми H → K₃PO₄ (калій ортофосфат) — відповідає А.
Варіанти Г і Д — зайві, вони описують проміжні співвідношення (наприклад, 1 : 1,5 дало б суміш KH₂PO₄ і K₂HPO₄).
Приклад 3. Вибір однієї відповіді
Виберіть речовину, з якою реагує розчин NaHCO₃, але не реагує розчин Na₂CO₃:
А) HCl
Б) NaOH
В) NaCl
Г) KNO₃
Розв’язання. NaHCO₃ — кисла сіль, тому вона реагує з лугом (NaOH), а Na₂CO₃ — середня сіль, з NaOH не реагує. HCl реагує з обома солями (обидві дають CO₂). NaCl і KNO₃ не реагують із жодною.
Відповідь: Б) NaOH.
Приклад 4. Вибір однієї відповіді
Що спостерігають, коли довго пропускають CO₂ крізь вапняну воду?
А) Розчин лише каламутніє
Б) Спершу каламутніє, потім стає прозорим
В) Жодних змін не відбувається
Г) Виділяється газ із різким запахом
Розв’язання. Спочатку CO₂ реагує з Ca(OH)₂, утворюючи нерозчинний CaCO₃ — розчин каламутніє. У надлишку CO₂ CaCO₃ перетворюється на розчинний Ca(HCO₃)₂ — осад зникає, рідина стає прозорою.
Відповідь: Б) Спершу каламутніє, потім стає прозорим.
Варіант А неправильний, бо описує лише першу стадію. Варіант В неправильний, бо реакція відбувається. Варіант Г неправильний, бо CO₂ не має різкого запаху.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Вважають, що кислу сіль може утворити одноосновна кислота (HCl, HNO₃). Насправді кислі солі утворюють лише багатоосновні кислоти (H₂SO₄, H₂CO₃, H₃PO₄, H₂S тощо), бо в них більше ніж один атом Гідрогену, здатний заміщуватися.
Плутають, у надлишку чого утворюється кисла сіль: кисла сіль утворюється в надлишку кислоти або кислотного оксиду, а середня — у надлишку лугу. Запам’ятай: «кисла сіль — надлишок кислоти».
Вважають, що NaHCO₃ з лугом не реагує, бо це «вже сіль». Насправді кислі солі містять рухливі атоми Гідрогену, які луг «забирає», перетворюючи кислу сіль на середню.
Записують розклад Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂ під час нагрівання. Це помилка: натрій карбонат стійкий до нагрівання і не розкладається. Розкладаються лише гідрогенкарбонати (2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O).
За проміжного співвідношення реагентів називають одну сіль замість суміші двох. Наприклад, n(NaOH) : n(CO₂) = 4 : 3 — це між 1 : 1 і 2 : 1, тому утворюються NaHCO₃ і Na₂CO₃, а не якась одна сіль.
У рівнянні розкладу гідрогенкарбонату пропускають CO₂ або воду. Правильне рівняння: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O. Обидва продукти — газ і вода — обов’язкові.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У демоваріанті НМТ 2026 року тема кислих солей перевіряється в кількох типах завдань.
Завдання № 24 — коротка відповідь (0 або 2 бали)
Це комбінована розрахункова задача: дві однакові порції суміші середньої й кислої солей (у демоваріанті — CaCO₃ і KHCO₃) обробляють окремо — одну розчином KOH (реагує лише кисла сіль), другу розчином HNO₃ (реагують обидві солі). Три рівняння реакцій складають у чернетці, а в поле відповіді вписують лише кінцеве число. Часткових балів немає — або 2 бали за повністю правильну відповідь, або 0.
Завдання № 11 — вибір однієї відповіді (1 бал)
Перевіряє вміння розрізняти середні й кислі солі, а також знання основності кислот. Наприклад, можуть запитати, яка кислота утворює кислі солі, або яка сіль є кислою серед запропонованих.
Стратегія розв’язання
Програма НМТ обмежує комбіновані розрахункові задачі поєднанням не більше двох алгоритмів. Тому спершу чітко визнач, яка сіль реагує з кожним реагентом.
Для суміші Na₂CO₃ і NaHCO₃: з NaOH (або KOH) реагує лише NaHCO₃ (кисла сіль), а з HNO₃ (або HCl) — обидві солі.
Правильної кінцевої відповіді не буде без правильних рівнянь. Тому спершу запиши рівняння в чернетці, а потім уважно введи відповідь у спеціальне поле.
Розв’язання в чернетці не перевіряють — зараховують лише кінцеву відповідь, уписану в спеціальне поле електронного тесту.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Як з умови зрозуміти, що утвориться кисла сіль?
Кисла сіль утворюється, коли багатоосновна кислота (або кислотний оксид) узята в надлишку порівняно з лугом. Найпростіший спосіб: обчисли мольне співвідношення n(лугу) : n(кислоти). Якщо воно дорівнює 1 : 1 для двоосновної кислоти (H₂SO₄, H₂CO₃, H₂S) або 1 : 1 чи 2 : 1 для триосновної (H₃PO₄) — утворюється кисла сіль. Якщо лугу менше, ніж 1 моль на 1 моль кислоти, утворюється лише кисла сіль з найбільшою кількістю атомів Гідрогену (NaHSO₄, NaHCO₃, NaH₂PO₄), а надлишок кислоти не реагує. Для H₃PO₄ за співвідношення між 1 : 1 і 2 : 1 утворюється суміш NaH₂PO₄ і Na₂HPO₄.
Чому осад CaCO₃ зникає, якщо довго пропускати CO₂?
CaCO₃ — нерозчинна сполука. Але у водному розчині, насиченому CO₂, утворюється карбонатна кислота H₂CO₃, яка реагує з CaCO₃, перетворюючи його на розчинний кальцій гідрогенкарбонат Ca(HCO₃)₂. Рівняння: CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂. Саме тому вапняна вода спершу каламутніє (утворюється CaCO₃), а потім стає прозорою (CaCO₃ перетворюється на Ca(HCO₃)₂).
Чому NaHCO₃ реагує і з кислотою, і з лугом?
NaHCO₃ — кисла сіль, у її складі є «залишковий» атом Гідрогену. Тому вона виявляє подвійну реакційну здатність: з лугом реагує як кислота (віддає H⁺, утворюючи середню сіль), а з кислотою реагує як карбонат (виділяє CO₂). Іншими словами, NaHCO₃ — амфотерна сполука в сенсі кислотно-основних властивостей: вона може і віддавати, і приймати протон.
Що утвориться, якщо на 1 моль H₃PO₄ взяти 1,5 моль NaOH?
Співвідношення n(H₃PO₄) : n(NaOH) = 1 : 1,5. Це проміжне значення між 1 : 1 (утворюється NaH₂PO₄) і 1 : 2 (утворюється Na₂HPO₄). Тому утворюється суміш двох сусідніх солей: натрій дигідрогенортофосфату NaH₂PO₄ і натрій гідрогенортофосфату Na₂HPO₄.
Чому гідрогенкарбонати розкладаються легше, ніж карбонати?
Гідрогенкарбонати містять у своєму складі гідрогенкарбонат-йон HCO₃⁻, який має атом Гідрогену, зв’язаний з карбонатною групою. Під час нагрівання цей атом Гідрогену «перестрибує» до сусіднього атома Оксигену, утворюючи молекулу води, а карбонатна група втрачає CO₂. Для цього потрібна невисока температура (60–100 °C). У карбонат-йоні CO₃²⁻ немає атома Гідрогену, тому термічний розклад потребує значно вищої температури (наприклад, CaCO₃ розкладається за t > 800 °C, а Na₂CO₃ взагалі не розкладається до 1000 °C).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Надлишок лугу дає середню сіль, надлишок кислоти чи кислотного оксиду — кислу.
Для H₃PO₄ : NaOH = 1 : 1 → NaH₂PO₄, 1 : 2 → Na₂HPO₄, 1 : 3 → Na₃PO₄. Проміжне співвідношення дає суміш двох сусідніх солей.
Кисла сіль + луг того самого металу → середня сіль + вода.
Карбонат + CO₂ + H₂O → гідрогенкарбонат (кисла сіль).
Гідрогенкарбонати з сильними кислотами виділяють CO₂, а під час нагрівання розкладаються на карбонат, CO₂ і воду.
Одноосновні кислоти (HCl, HNO₃) кислих солей не утворюють.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. До розчину, що містить 0,2 моль натрій гідроксиду (NaOH), додали 0,1 моль сульфатної кислоти (H₂SO₄). Що утворюється в результаті реакції?
2. На 1 моль ортофосфатної кислоти (H₃PO₄) взяли 1,5 моль натрій гідроксиду (NaOH). Який склад продуктів реакції?
3. Крізь розчин, що містить 0,1 моль натрій гідроксиду (NaOH), пропустили 0,1 моль вуглекислого газу (CO₂). Яка сіль утворилася в розчині?
4. Який продукт утворюється в результаті реакції натрій ортофосфату (Na₃PO₄) з надлишком ортофосфатної кислоти (H₃PO₄)?
5. Які продукти утворюються під час нагрівання кальцій гідрогенкарбонату Ca(HCO₃)₂?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест