Страница - 22

§43. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

Свойства оксидов зависят от того, оксидом какого элемента является данное вещество.

Химические свойства кислотных оксидов.

1. Большинство кислотных оксидов взаимодействуют с водой, образуя кислоты:

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

_SO2 + Н₂О = н_2Sо₃

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃

Если продувать углекислый газ через воду, в которую добавлен раствор синего лакмуса, то раствор постепенно приобретает красный цвет. Это свидетельствует о том, что образовалась, хотя и неустойчивая, угольная кислота. Оксид кремния не растворим в воде, поэтому нерастворимую в воде кремниевую кислоту получают другими способами.

Вывод:

кислотный оксид + вода = кислота

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образуя соли:

CO₂ + CaO = CaCO₃

P₂O₅ + 3Na₂O = 2Na₃PO₄

Вывод:

кислотный оксид + основной оксид = соль

3. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду (рис. 57).

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ ↓ + Н₂О

SО₃ + Ва(ОН)₂ = ВаSО₄ ↓ + Н₂О

Вывод:

кислотный оксид + растворимое основание = соль + вода

Химические свойства основных оксидов.

1. Оксиды активных металлов при взаимодействии с водой образуют щелочи:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Если подействовать на негашеную известь (СаО) водой, то сразу начнется реакция с выделением тепла. При добавлении к образовавшемуся раствору капли раствора фенолфталеина появляется малиновая окраска.

Вывод:

оксид активного металла + вода = щелочь

2. При взаимодействии основных оксидов с кислотами образуются соль и вода (рис. 58):

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

основной оксид + кислота = соль + вода

Химические свойства амфотерных оксидов.

Амфотерные оксиды являются твердыми веществами.

При взаимодействии с кислотами они проявляют свойства основных оксидов:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

амфотерный оксид + растворимая кислота → соль + вода

При взаимодействии со щелочами проявляют свойства кислотных оксидов, образуя соль и воду.

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

амфотерный оксид + щелочь → соль + вода

Для того чтобы написать формулу соли, к формуле оксида мысленно добавим молекулу воды (ZnO + H₂O = H₂ZnO₂), тогда получим формулу соответствующей кислоты. В результате реакции образуется соль этой кислоты.

Запомни!

Почему мы зеваем? Кто-то ответит, что мы заполняем легкие кислородом воздуха. Это неправильный ответ. В действительности, когда количество углекислого газа в крови увеличено, мы начинаем зевать, чтобы избавиться от СО₂.

А

1. Классифицируйте следующие оксиды: Na₂O, CO₂, CaO, SiO₂, ZnO, SO₃, Al₂O₃, N₂O₅.
2. Составьте формулы продуктов взаимодействия с водой: SO₃, CaO.
3. Какие из данных веществ вступают во взаимодействие с оксидом кальция: H₂SO₄, CuO, CO₂, Na, CuCl₂, NaOH? Напишите уравнения возможных реак­ций.
4. Составьте графические формулы оксидов: фосфора (III), фосфора (V), железа (II), железа (III), диоксида углерода.
5. Как можно определить, является ли растворимый в воде оксид основным или кислотным?

В

1. Закончите уравнения следующих реакций:

2. Напишите формулы продуктов сгорания следующих веществ: C₃H₈, P, S, Mg, NO, SO₂.
3. Напишите формулы оксидов, соответствующих следующим гидроксидам: Cr(OH)₃, Pb(OH)₂, LiOH.
4. В какой массе триоксида серы содержится столько же серы, сколько в 3,2 г диоксида серы?

Ответ : 4 г.

5. Каждому основанию соответствует основной оксид - оксид металла. Можно ли сказать, что всякому оксиду металла соответствует основание?
6. Подготовьте презентацию по теме «Оксиды».

С

1. Закончите следующие уравнения реакций, подберите нужные коэффи­циенты:

2. Рассчитайте объем 30%-ного гидроксида натрия (р =1,332 г/мл), необходимого для растворения 20,4 г оксида алюминия, уравнение реакции:

Аl₂О₃ + 6NaOH = 2Na₃AlO₃ + 3Н₂О

Ответ: 120,1 мл.

3. Заполните таблицу знаками «+» или «-», отметьте химические свойства предложенных оксидов.

Формула оксида	Класси­фикация	Соответст­вующие гидроксиды	Химические свойства
			с водой	с кисло­тами	с основа­ниями	с оксидами
						кислот­ными	основ­ными
CaO
SO2
ZnO
Na2O
Al2O3
P2O5

Запишите уравнения соответствующих реакций в тетради.

Лабораторный опыт №6

Изучение свойств оксидов

Цель: знать и понимать классификацию и свойства оксидов.

Реактивы	Оборудование, посуда
Негашеная известь (CaO), красный фос­фор, индикаторы, вода дистиллирован­ная	Фарфоровая чашка, пробирки, железная ложка, спиртовка, коническая колба, спички

Взаимодействие воды с оксидами

а) с оксидом кальция:

Положите в фарфоровую чашку кусочек негашеной извести и осторожно залейте водой. Происходит ли реакция? Дайте отстояться, затем слейте рас­твор, разделив его на две пробирки, испытайте индикаторами. Дайте объяс­нение наблюдаемым явлениям. Напишите уравнение реакции.

а) с оксидом фосфора (V):

Набрав немного красного фосфора железной ложкой, держите на пла­мени спиртовки. Как только фосфор загорится, перенесите в коническую колбу. Колба заполнится белым дымом оксида фосфора. Налейте немного дистиллированной воды и перемешайте. Испытайте индикаторами. Напиши­те уравнение реакции.

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ

1. Оксиды - это вещества, состоящие из атомов двух элементов, одним из которых является кислород.
2. Оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные.
3. Оксиды типичных металлов относятся к основным, а неметаллов - к кислотным, оксиды некоторых металлов относятся к амфотерным.
4. Основные оксиды вступают во взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами, а также с кислотами.
5. Кислотные оксиды вступают в реакции с основными, амфотер­ными оксидами, а также со щелочами.
6. Оксиды металлов группы 1-11 А вступают в реакции с водой, а также с растворимыми в воде оксидами неметаллов.

§44. КИСЛОТЫ

Перейдем теперь к изучению нового класса соединений - кислот.

В повседневной жизни вам не раз приходилось слышать о кислотах, к примеру об уксусной кислоте, которую применяют при консервировании овощей. Кислый вкус недозрелых яблок, лимона, щавеля, кумыса и кефира обусловлен наличием в их составе различных кислот (рис. 59).

Соляную и серную кислоты получают промышленным способом.

Кислоты — сложные вещества, имеющие в своем составе ато­мы водорода, способные замещаться на атомы металла и кислотные остатки.

Как вы видите из схемы 3, кислоты по наличию в их составе кислорода подразделяются на кислородсодержащие и бескислородные. По числу атомов водорода — на одноосновные и многоосновные.

Азотная (HNO₃), соляная (HCl) и серная (H₂SO₄) кислоты - жидкие веще­ства, а фосфорная (H₃PO₄) и борная (H₃BO₃) кислоты - твердые. Кремниевая (H₂SiO₃) кислота - нерастворимое в воде соединение, а угольная H₂CO₃ и сер­нистая (H₂SO₃) - неустойчивые, легко разлагающиеся вещества.

Для определения принадлежности вещества к кислотам или основаниям применяются индикаторы. Например, фиолетовый лакмус в кислой среде краснеет, в щелочной - синеет, а в нейтральной - остается фиолетовым. Ме­тилоранж в кислой среде становится розовым.

В кислоте и соответствующем ей оксиде заряд кислотообразующего эле­мента должен быть одинаковый.

Например, в фосфорной кислоте (H₃PO₄) заряд фосфора +5.

+1 х -2

^H₃^PO₄ :

По методу «нулевой суммы»:

+ 1 • 3 + х + 4(-2) = 0

х = +5

Заряд фосфора соответствует валентности элемента фосфора.

Следовательно, этой кислоте соответствует оксид фосфора (V) P₂O₅.

Для вывода формул кислот по формулам оксидов можно мысленно (так как не все оксиды вступают в реакцию с водой) сложить формулы оксидов и воды.

Получим формулу, в которой все индексы четные, поэтому их можно сократить на 2. Н2Р2О6 : 2 = НРО3. К полученной формуле метафосфорной кислоты добавим еще одну молекулу воды:

Рассмотрим другие примеры вывода формул кислот, когда известны формулы соответствующих им оксидов:

Оксиды, соответствующие кислотам, называются кислотными.

Кислоты состоят из атомов водорода и кислотных остатков. Как можно определить валентность кислотных остатков? В соляной кислоте хлор связан с одним атомом водорода, который замещается на металл при взаимодействии кислоты с металлом

В ходе химических реакций кислотные остатки сохраняются.

Номенклатура кислот. Если кислотообразующий элемент проявляет переменную валентность, то название кислоты, соответствующей промежу­точной валентности элемента, образуется от названия элемента с помощью суффикса -ист и окончания -ая (табл. 23).

Название кислоты, соответствующей высшей валентности кислотообра­зующего элемента, образуется от названия элемента с помощью суффикса -н- и окончания -ая,

HNO₃ — азотная

H₂SO₄ — серная

H₃PO₄ — фосфорная

HClO₄ — хлорная

Некоторые кислоты имеют как исторические названия, так и международные. Например, HCl — соляная кислота (хлороводородная), HF - плавиковая (фтороводородная), H₂CO₃ - угольная (карбонат водорода), H₃PO₄ — фосфорная (тетраоксотригидрофосфат, число атомов элементов указывается греческими числительными).

Таблица 23. Названия кислот и валентность кислотных остатков

Графические формулы кислот.

Составление графических формул кислот начинается с написания знака водорода, так как он одновалентен: Н - Сl, Н - S — Н. Как видно из формул, в бескислородных кислотах атом водорода непосредственно связывается с кислотообразующим элементом. А в кислородсодержащих кислотах водород соединяется с кислотообразующим элементом посредством атома кислорода:

А

1. Определите валентность кислотных остатков угольной и сероводородной кислот.
2. Напишите формулы соответствующих оксидов угольной и азотной кислот. Напишите уравнения реакций образования этих кислот.
3. Допишите схемы уравнений реакций и расставьте коэффициенты:

? + Н₂О → НNО₂

? + Н₂О → Н₃РО₃

? + Вr₂ → НВr

4. Напишите формулы оксидов, соответствующих следующим кислотам: НСlО, Н₃РО₃, Н₂СrО₄, Н₂МnО₄, НМnО₄, Н₂СО₃.

В

• Напишите уравнения реакций взаимодействия натрия с серной и фосфорной кислотами, если реакции идут с постепенным замещением атомов водорода в кислоте на металл.
• Сколько граммов серной кислоты вступает в реакцию с 48 г магния?

Ответ: 196 г.

3. При взаимодействии цинка с соляной кислотой выделилось 67,2 л водорода (н. у.). Определите массу кислоты, вступившей в реакцию.

Ответ : 219 г.

4. Укажите ряд, в котором расположены кислоты, где валентность кислото­образующего элемента равна пяти:

C

1. Напишите формулы кислот, соответствующих следующим оксидам: N₂O₃, N₂O₅, Cl₂O₇.
2. Сколько хлора и водорода (м³) при нормальных условиях необходимо для получения 10 м³ хлороводорода?
3. Составьте формулы кислот, если соотношения масс элементов в них таковы:

a) m(H) : m(P) : m(O) = 3 : 31 : 48;

6) m(H) : m(P) : m (O) = 3 : 31 : 64.

4. Заполните таблицу:

Формула кислоты	Название кислоты	Валентность кислотного остатка	Валентность кислотообра­зующего элемента	Формулы соответствующих оксидов
HClO4
HMnO4
H2CO3
H2SiO3
H3PO4