Способи добування солей

Сіль — продукт взаємодії речовини, що має основні властивості (метал, основний оксид, основа), з речовиною, що має кислотні властивості (неметал, кислотний оксид, кислота). Крім того, сіль можна добути з іншої солі дією металу, кислоти, лугу або ще однієї солі. Розгляньмо всі способи на конкретних прикладах.

Метал + неметал

Більшість металів безпосередньо сполучається з галогенами (хлором, бромом) і сіркою з утворенням солей — хлоридів, бромідів, сульфідів. З киснем метали утворюють не солі, а оксиди. Для реакції часто потрібне нагрівання.

• 2Na + Cl₂ → 2NaCl — натрій згоряє в хлорі з утворенням натрій хлориду

• Fe + S → FeS (нагрівання) — залізо сполучається з сіркою, даючи ферум(II) сульфід

• Mg + Cl₂ → MgCl₂ — магній згоряє в хлорі, утворюючи магній хлорид

Метал + кислота

Метал, що стоїть у ряді активності лівіше від Гідрогену, витісняє водень з хлоридної або розбавленої сульфатної кислоти. Сіль лишається в розчині.

• Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Метал + сіль

Активніший метал витісняє менш активний метал із розчину його солі. Важливо: метал, що реагує з водою (Na, K, Ca), не можна використовувати в розчині солі — він спершу реагує з водою.

• Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu — цинк витісняє мідь із купрум(II) сульфату

Основний оксид + кислотний оксид

Основний і кислотний оксиди сполучаються (часто за нагрівання) з утворенням солі.

• CaO + SO₃ → CaSO₄ — кальцій оксид і сульфур(VI) оксид дають кальцій сульфат

Основний оксид + кислота

Основний оксид реагує з кислотою, утворюючи сіль і воду. Реагують навіть нерозчинні оксиди.

• MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Кислотний оксид + луг

Кислотний оксид реагує з лугом (розчинною основою), утворюючи сіль і воду.

• SO₂ + 2KOH → K₂SO₃ + H₂O — сульфур(IV) оксид з калій гідроксидом дає калій сульфіт

Основа + кислота

Реакція нейтралізації: основа (розчинна чи нерозчинна) реагує з кислотою, даючи сіль і воду.

• Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O — купрум(II) гідроксид розчиняється в сульфатній кислоті

Сіль + кислота

Сіль реагує з кислотою, якщо утворюється осад, газ або слабкий електроліт (вода, слабка кислота). Наприклад, карбонати реагують з кислотами з виділенням CO₂.

• MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂O + CO₂↑

Сіль + луг

Сіль реагує з лугом, якщо один із продуктів випадає в осад або виділяється газ (наприклад, амоніак).

• CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl — осад купрум(II) гідроксиду, а натрій хлорид лишається в розчині

Сіль + сіль

Дві солі обмінюються йонами, якщо один із продуктів випадає в осад. Обидві вихідні солі мають бути розчинними.

• MgSO₄ + BaCl₂ → MgCl₂ + BaSO₄↓ — білий осад барій сульфату

Узагальнювальна схема

Усі способи добування солі можна звести до простої логіки: ліворуч — речовина з основними властивостями (метал, основний оксид, основа), праворуч — речовина з кислотними властивостями (неметал, кислотний оксид, кислота). Сіль утворюється з пари «речовина зліва + речовина справа». Додатково сіль можна добути з іншої солі дією металу, кислоти, лугу або ще однієї солі.

Не кожна пара речовин, яка на перший погляд могла б дати потрібну сіль, насправді прореагує. Щоб уникнути помилок на НМТ, запам'ятай кілька принципових обмежень.

Метал правіше від водню не реагує з кислотами

Метали, що стоять у ряді активності правіше від Гідрогену (Cu, Hg, Ag, Au), не витісняють водень із хлоридної (HCl) чи розбавленої сульфатної (H₂SO₄) кислоти. Тому з міді й розбавленої H₂SO₄ добути CuSO₄ неможливо. Для добування купрум(II) сульфату беруть купрум(II) оксид (CuO) або купрум(II) гідроксид (Cu(OH)₂) і сульфатну кислоту:

• CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

• Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

Обмін без осаду, газу чи слабкого електроліту не відбувається

Реакції обміну в розчині йдуть лише тоді, коли утворюється осад, газ або слабкий електроліт (наприклад, вода). Якщо всі продукти — розчинні сильні електроліти, реакція не відбувається.

• MgSO₄ + NaCl — обидві солі розчинні, усі продукти (MgCl₂, Na₂SO₄) теж розчинні → реакція не йде

• NaCl + KNO₃ — усі йони лишаються в розчині, реакція не відбувається

• CaCO₃ + BaSO₄ — обидві солі нерозчинні, у воді реакція не йде

• CaCO₃ + NaCl у воді — карбонат нерозчинний, хлорид розчинний, але продукти (CaCl₂, Na₂CO₃) не дають осаду, газу чи води → реакція не відбувається

Метали, що реагують з водою

Лужні (Na, K) та лужноземельні (Ca) метали реагують з водою швидше, ніж із сіллю в розчині. Тому їх не використовують для витіснення іншого металу з розчину солі — вони спершу реагують з водою, утворюючи луг і водень.

Залізо утворює сполуки Феруму(II), а не Феруму(III)

Залізо (Fe) з хлоридною кислотою, розбавленою сульфатною кислотою та солями Купруму(II) дає сполуки Феруму(II), а не Феруму(III). Тому добути FeCl₃ з Fe і HCl неможливо — утворюється FeCl₂:

• Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (а не FeCl₃)

• Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (а не Fe₂(SO₄)₃)

Нагрівання, сплавляння й тверді речовини

Деякі реакції потребують нагрівання або сплавляння (наприклад, Fe + S). Якщо в умові задачі не вказано нагрівання, а речовини взяті як тверді, реакція може не відбутися. Реакції обміну між твердими речовинами без розчинника за звичайних умов практично не відбуваються; деякі з них перебігають під час нагрівання (наприклад, 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O).

Вибір способу добування солі залежить від того, чи є цільова сіль розчинною у воді. Нерозчинні солі зручно добувати реакцією обміну, а розчинні — взаємодією кислоти з оксидом, основою або карбонатом.

Добування нерозчинної солі обміном

Нерозчинну сіль добувають змішуванням розчинів двох розчинних солей або розчинної солі з кислотою. Один із продуктів випадає в осад, який відфільтровують.

• BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl — барій сульфат випадає в осад

• Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HNO₃ — осад барій сульфату

• CaCl₂ + K₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2KCl — кальцій карбонат випадає в осад

• AgNO₃ + KCl → AgCl↓ + KNO₃ — білий сирнистий осад аргентум хлориду

Осад відфільтровують, промивають і висушують. Це найпростіший спосіб добування нерозчинних солей у лабораторії.

Добування розчинної солі з кислоти й нерозчинного реагенту

Розчинну сіль зручно добувати, додаючи до кислоти нерозчинний реагент (оксид, основу, карбонат або метал), узятий у надлишку. Після закінчення реакції надлишок твердої речовини відфільтровують, а розчин солі випарюють.

• MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O — надлишок MgO відфільтровують

• Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O — надлишок Cu(OH)₂ відфільтровують

• MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂O + CO₂↑ — надлишок MgCO₃ відфільтровують

Наскрізні приклади: MgCl₂ та CuCl₂

Розгляньмо, скількома способами можна добути одну й ту саму сіль.

Магній хлорид (MgCl₂)

• Mg + Cl₂ → MgCl₂ — метал + неметал

• Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ — метал + кислота

• MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O — основний оксид + кислота

• Mg(OH)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O — основа + кислота

• MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂O + CO₂↑ — сіль + кислота

• MgSO₄ + BaCl₂ → MgCl₂ + BaSO₄↓ — сіль + сіль

Купрум(II) хлорид (CuCl₂)

• Cu + Cl₂ → CuCl₂ — метал + неметал

• CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O — основний оксид + кислота

• Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O — основа + кислота

• CuSO₄ + BaCl₂ → CuCl₂ + BaSO₄↓ — сіль + сіль

• ✗ Cu + 2HCl → реакція не відбувається (Cu правіше від H₂)

Зверни увагу: CuCl₂ не можна добути з міді та хлоридної кислоти, бо мідь стоїть у ряді активності правіше від водню. Натомість використовують CuO, Cu(OH)₂ або CuSO₄ з BaCl₂.

Розгляньмо типові завдання НМТ на добування солей. Кожен приклад — це реальний формат тесту: вибір однієї відповіді з чотирьох або логічні пари.

Приклад 1. Вибір однієї відповіді — «не можна добути»

Завдання: Укажіть пару речовин, з якої не можна добути купрум(II) сульфат (CuSO₄).

• А CuO і H₂SO₄

• Б Cu(OH)₂ і H₂SO₄

• В CuO і SO₃

• Г Cu і H₂SO₄ (розбавлена)

Розв'язання: Перевіряємо кожну пару.

• А CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O — реакція йде, основний оксид реагує з кислотою.

• Б Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O — реакція нейтралізації, основа реагує з кислотою.

• В CuO + SO₃ → CuSO₄ — основний оксид сполучається з кислотним оксидом, утворюючи сіль.

• Г Cu + H₂SO₄ (розбавлена) — мідь стоїть у ряді активності правіше від водню, тому не витісняє водень із кислоти. Реакція не відбувається.

Відповідь: Г (Cu і розбавлена H₂SO₄).

Чому інші варіанти неправильні: Варіант А — правильний спосіб (оксид + кислота). Варіант Б — правильний спосіб (основа + кислота). Варіант В — правильний спосіб (основний оксид + кислотний оксид). Лише варіант Г неможливий через положення міді в ряді активності.

Приклад 2. Логічні пари (1–3 → А–Д)

Завдання: Установіть відповідність між сіллю та парою реагентів, з якої її можна добути.

Розв'язання: Перевіряємо кожну пару реагентів.

• А BaCO₃ і NaCl — барій карбонат нерозчинний, натрій хлорид розчинний, але обмін у воді не дає осаду, газу чи слабкого електроліту. Крім того, немає джерела сульфат-йонів (SO₄²⁻). BaSO₄ не добути. Пара зайва.

• Б Ba(NO₃)₂ і K₂SO₄ — обидві солі розчинні, утворюється осад BaSO₄↓ + 2KNO₃. Це спосіб добування BaSO₄. Отже, 1 → Б.

• В ZnO і HCl — цинк оксид (амфотерний, але з кислотою поводиться як основний) реагує з хлоридною кислотою: ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O. Отже, 2 → В.

• Г SO₂ і надлишок KOH — кислотний оксид реагує з лугом: SO₂ + 2KOH → K₂SO₃ + H₂O. Отже, 3 → Г.

• Д Zn і NaCl — цинк менш активний за натрій, тому не витісняє натрій із хлориду. Реакція не відбувається. Пара зайва.

Відповідь: 1 → Б, 2 → В, 3 → Г. Зайві пари: А і Д.

Приклад 3. Вибір однієї відповіді — «можна добути»

Завдання: Укажіть пару речовин, з якої можна добути магній хлорид (MgCl₂).

• А MgSO₄ і NaCl

• Б MgCO₃ і NaCl

• В Mg і KCl

• Г MgSO₄ і BaCl₂

Розв'язання: Перевіряємо кожну пару.

• А MgSO₄ + NaCl — обидві солі розчинні, але продукти (MgCl₂ і Na₂SO₄) теж розчинні. Осаду, газу чи слабкого електроліту немає → реакція не відбувається.

• Б MgCO₃ + NaCl — магній карбонат малорозчинний (позначка «М»), натрій хлорид розчинний. Реакція обміну не йде, бо можливі продукти (MgCl₂ і Na₂CO₃) розчинні — не утворюється ні осад, ні газ, ні вода.

• В Mg + KCl — магній менш активний за калій (K стоїть лівіше в ряді активності), тому не витісняє калій із хлориду. Реакція не відбувається.

• Г MgSO₄ + BaCl₂ → MgCl₂ + BaSO₄↓ — обидві солі розчинні, утворюється осад барій сульфату. Реакція йде, MgCl₂ лишається в розчині.

Відповідь: Г (MgSO₄ і BaCl₂).

Чому інші варіанти неправильні: Варіант А — обмін без осаду, реакція не йде. Варіант Б — продукти розчинні, обмін без рушійної сили. Варіант В — магній менш активний за калій.

Приклад 4. Вибір однієї відповіді — спосіб добування AgCl

Завдання: Якою парою речовин можна добути аргентум хлорид (AgCl)?

• А Ag і HCl

• Б AgNO₃ і NaNO₃

• В Ag і NaCl

• Г AgNO₃ і NaCl

Розв'язання: Перевіряємо кожну пару.

• А Ag + HCl — срібло стоїть у ряді активності правіше від водню, тому не реагує з хлоридною кислотою.

• Б AgNO₃ + NaNO₃ — обидві солі розчинні, усі продукти (AgNO₃, NaNO₃ — по суті ті самі йони) розчинні, реакція не відбувається.

• В Ag + NaCl — срібло менш активне за натрій, не витісняє його. Крім того, срібло не реагує з водою. Реакція не відбувається.

• Г AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃ — обидві солі розчинні, утворюється білий сирнистий осад аргентум хлориду. Це класичний спосіб добування AgCl.

Відповідь: Г (AgNO₃ і NaCl).

Чому інші варіанти неправильні: Варіант А — срібло не реагує з HCl. Варіант Б — обмін без осаду. Варіант В — срібло не витісняє натрій.

Завдання на добування солей містять типові пастки. Розгляньмо їх, щоб ти не потрапив у них.

• Безпідставний обмін між нерозчинними солями. Учні записують CaCO₃ + BaSO₄ або CaCO₃ + NaCl у воді як спосіб добування нової солі, не перевіривши, чи обидві вихідні речовини розчинні й чи утворюється осад, газ або слабкий електроліт. Правильно: спершу перевір розчинність кожного реагенту за таблицею розчинності.

• CuSO₄ або CuCl₂ з міді й розбавленої кислоти. Мідь стоїть правіше від водню в ряді активності, тому не реагує з HCl чи розбавленою H₂SO₄. Правильно: використовуй CuO, Cu(OH)₂ або CuCO₃ з відповідною кислотою.

• Обмін без осаду чи газу як спосіб добування. Наприклад, MgSO₄ + NaCl не дає MgCl₂, бо всі продукти розчинні. Правильно: реакція обміну відбувається лише за утворення осаду, газу або слабкого електроліту.

• Натрій або калій для витіснення металу з розчину солі. Na і K реагують з водою швидше, ніж із сіллю. Правильно: для витіснення використовуй метал, який не реагує з водою, але активніший за той, що в солі.

• FeCl₃ як продукт реакції заліза з хлоридною кислотою. Залізо з HCl дає FeCl₂ (ферум(II) хлорид), а не FeCl₃. Правильно: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑.

• Ігнорування рушійної сили реакції солі з лугом. Сіль реагує з лугом, лише якщо утворюється осад, газ (наприклад, NH₃ із солі амонію) або слабкий електроліт. Без цього реакція не відбувається.

Тема «Солі» (пункт 2.2.4 програми НМТ) є однією з ключових. У демоваріанті 2026 року її представлено завданнями № 11 (сіль одноосновної кислоти) і № 12 (реагент, що по-різному діє на розчини карбонату й силікату) — вибір однієї відповіді з чотирьох, 1 бал кожне. Окремого завдання на способи добування солей у демоваріанті немає.

Завдання 1–18 мають по чотири варіанти відповіді, з яких лише один правильний. Добування солей може трапитися в такій формі як вибір пари реагентів, з якої сіль добути можна або не можна, — такі вправи є в цьому уроці.

Завдання 19–20 — встановлення відповідності (логічні пари) формату 1–3 → А–Д, де дві букви зайві. За кожну правильно встановлену пару дають 1 бал, тобто максимум 3 бали за завдання. У демоваріанті 2026 року вони стосувалися якісних реакцій органічних сполук і гідролізу солей. Вправи «сіль — пара реагентів» у цьому уроці — тренувальні.

Довідкові матеріали, якими можна користуватися

Під час НМТ ти маєш доступ до ряду активності металів і таблиці розчинності. Обидві таблиці критичні для розв'язування завдань на добування солей:

• Ряд активності металів — визначає, чи реагує метал з кислотою (метал лівіше від H₂ реагує, правіше — ні) і чи витісняє один метал інший із розчину солі (активніший витісняє менш активний, але лужні метали не використовують у водних розчинах).

• Таблиця розчинності — показує, чи розчинні вихідні реагенти (для обміну потрібні розчинні речовини) і чи випаде в осад один із продуктів (рушійна сила реакції обміну).

Стратегія розв'язування

У завданні «не можна добути» послідовно перевір:

• природу кислоти (концентрована чи розбавлена, чи пасивує метал);

• положення металу в ряді активності (чи лівіше від H₂ для реакції з кислотою);

• розчинність реагентів за таблицею розчинності;

• утворення осаду, газу чи слабкого електроліту за вказаних умов.

Якщо хоча б одна з умов не виконується — сіль із цієї пари реагентів добути не можна.

• Сіль добувають з металу, основного оксиду чи основи в парі з неметалом, кислотним оксидом чи кислотою, а також з інших солей.

• Метал + HCl чи розбавлена H₂SO₄ — перевір ряд активності (пасивація можлива лише з концентрованими HNO₃ і H₂SO₄); метал + розчин солі — активніший метал, який не реагує передусім з водою.

• Для типового добування солі осадженням змішують дві розчинні солі так, щоб один продукт випав в осад.

• Нерозчинну сіль добувають обміном розчинних речовин, розчинну — з кислоти й оксиду, основи чи карбонату.

• Кожну пару реагентів перевіряй за рядом активності й таблицею розчинності.