Типичные реакции кислот оснований оксидов и солей. Типичные реакции оснований

Понятие «оксиды» включает бесконечное разнообразие веществ: жидкие, например оксид водорода, или вода; твёрдые, например оксид кремния (IV) - песок и множество разновидностей кварца, среди которых халцедон и аметист, горный хрусталь и морион; газообразные, например оксиды углерода (IV) и (II) - углекислый и угарный газы.

По своим химическим свойствам все оксиды подразделяют на солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующих оксидов немного. В их состав входят элементы-неметаллы, например: оксиды азота (I) и (II) - N 2 O и NO, оксид углерода (II) - СО и некоторые другие.

Среди солеобразующих оксидов различают оксиды основные, кислотные и амфотерные. С последними вы будете знакомиться в 9 классе.

Основные оксиды - это такие оксиды, которым соответствуют основания.

Например,

К основным оксидам относят оксиды металлов с небольшими степенями окисления (+1 и +2), т. е. оксиды металлов IA и IIA группы Периодической системы Д. И. Менделеева, HgO, МпО и некоторые другие. Все основные оксиды представляют собой твёрдые вещества.

Типичные реакции основных оксидов

Лабораторный опыт № 27
Взаимодействие основных оксидов с кислотами

В пробирку поместите немного (объёмом со спичечную головку) порошка оксида меди (II). Отметьте его цвет.

Налейте в пробирку с оксидом меди (II) 1-2 мл раствора серной кислоты. Для ускорения реакции слегка нагрейте содержимое пробирки. Что наблюдаете?

Поместите на стеклянную или фарфоровую пластину 1-2 капли полученного раствора, используя стеклянную палочку или пипетку, и выпарьте его. Что образовалось на стеклянной пластине?

Напишите молекулярное и ионные уравнения реакций между оксидом меди (II) и серной кислотой.

Рис. 144.
Взаимодействие основного оксида с водой

Эта реакция протекает только в том случае, если образуется растворимое основание - щёлочь, поэтому CuO + Н 2 O ≠, так как Сu(ОН) 2 - нерастворим.

Рис. 145.
Взаимодействие кислотного оксида с водой Лабораторный опыт № 28
Взаимодействие основных оксидов с водой

Налейте в две пробирки по 2-3 мл дистиллированной воды. Добавьте в каждую пробирку по 2-3 капли раствора фенолфталеина.

Поместите в 1-ю пробирку немного (не более половины спичечной головки) оксида кальция, а во 2-ю - оксида меди (II).

Перемешайте содержимое пробирок. Что наблюдаете?

Составьте молекулярные и ионные уравнения проведённых реакций.

Сформулируйте вывод о взаимодействии основных оксидов с водой.

К кислотным оксидам относят оксиды неметаллов:

а также оксиды металлов с большим значением степени окисления, например:

Лабораторный опыт № 29
Взаимодействие кислотных оксидов с щелочами

Налейте в пробирку 2 мл известковой воды. Опишите раствор.

Используя трубку с тонко оттянутым концом, продуйте через известковую воду в пробирке выдыхаемый вами воздух. Что наблюдаете?

Составьте молекулярные и ионные уравнения реакции.

В чём сущность реакции щёлочи с кислотным оксидом?

Однако эта реакция возможна только в том случае, если кислотный оксид растворим в воде. А если взять оксид кремния (IV), то реакция практически не пойдёт:

Лабораторный опыт № 30
Взаимодействие кислотных оксидов с водой

Налейте в 1-ю пробирку 2-3 мл дистиллированной воды, а во 2-ю - газированную воду (раствор оксида углерода (IV) в воде).

Поместите в 1-ю пробирку немного (на кончике шпателя) оксида кремния (IV). Добавьте в каждую пробирку по 2-3 капли раствора лакмуса. Перемешайте содержимое пробирок. Что наблюдаете?

Составьте молекулярные уравнения проведённых реакций.

Сформулируйте вывод о взаимодействии кислотных оксидов с водой.

Ключевые слова и словосочетания

1. Оксиды несолеобразующие и солеобразующие.
2. Оксиды основные и кислотные.
3. Типичные свойства основных оксидов: взаимодействие их с кислотами, кислотными оксидами и водой.
4. Типичные свойства кислотных оксидов: взаимодействие их с основаниями, основными оксидами и водой.
5. Условия протекания реакций кислотных и основных оксидов с водой.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

Это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых - кислород со степенью окисления (-2). Общая формула оксидов: Э m О n , где m - чис­ло атомов элемента Э , а n - число атомов кис­лорода. Оксиды могут быть твердыми (песок SiO 2 , разно­видности кварца), жидкими (оксид водорода H 2 O), газо­образными (оксиды углерода: углекислый CO 2 и угарный СО газы).

Номенклатура химических соединений развивалась по мере накопления фактического материала. Сначала, пока число известных соединений было невелико, широко использовались тривиальные названия, не отражающие состава, строения и свойства вещества, - сурик РЬ 3 О 4 , глет РЬО, жженая магнезия MgO, железная окалина Fe 3 О 4 , веселящий газ N 2 О, белый мышьяк As 2 О 3 На смену тривиальной номенклатуре при шла полусистематическая номенклатура - в название были включены указания числа атомов кислорода в соединении: закись - для более низких, окись - для более высоких степеней окисления; ангидрид - для оксидов кислотного характера.

В настоящее время почти завершен переход к современной номенклатуре. Согласно международной номенклатуре, в названии оксида следует указывать валентность элемента; например, SО 2 - оксид cepы(IV), SО 3 - оксид cepы(VI), CrO - оксид хрома(II), Cr 2 О 3 - оксид хрома(III), CrO 3 - оксид хрома(VI).

По химическим свойствам оксиды подразде­ляются на солеобразующие и несолеобразующие .

Типы оксидов

Несолеобразующими называются такие окси­ды, которые не взаимодействуют ни со щелочами, ни с кислотами и не образуют солей. Их немного, в состав входят неметаллы.

Солеобразующими называются такие оксиды, которые взаимодействуют с кислотами или основа­ниями и образуют при этом соль и воду.

Среди солеобразующих оксидов различают ок­сиды основные, кислотные, амфотерные.

Основные оксиды - это такие оксиды, кото­рым соответствуют основания. Например: CuO со­ответствует основание Cu(OH) 2 , Na 2 O - основание NaOH, Cu 2 O - CuOH и т. д.

Оксиды в таблице Менделеева

Типичные реакции основных оксидов

1. Основный оксид + кислота = соль + вода (реак­ция обмена):

2. Основный оксид + кислотный оксид = соль (реакция соединения):

3. Основный оксид + вода = щелочь (реакция со­единения):

Кислотные оксиды - это такие оксиды, кото­рым соответствуют кислоты. Это оксиды неметал­лов: N 2 O 5 соответствует HNO 3 , SO 3 - H 2 SO 4 , CO 2 - H 2 CO 3 , P 2 O 5 - H 4 PO 4 а также оксиды металлов с большим значением степеней окисления: Cr 2 +6 O 3 соответствует H 2 CrO 4 , Mn 2 +7 O 7 - HMnO 4 .

Типичные реакции кислотных оксидов

1. Кислотный оксид + основание = соль + вода (реакция обмена):

2. Кислотный оксид + основный оксид соль (реакция соединения):

3. Кислотный оксид + вода = кислота (реакция соединения):

Такая реакция возможна, только если кислот­ный оксид растворим в воде.

Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Это ZnO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , V 2 O 5 .

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются.

Типичные реакции амфотерных оксидов

1. Амфотерный оксид + кислота = соль + вода (ре­акция обмена):

2. Амфотерный оксид + основание = соль + вода или комплексное соединение:

Основные оксиды. К основным относят оксиды типичных металлов, им соответствуют гидроксиды, обладающие свойствами оснований.

Получение основных оксидов

Окисление металлов при нагревании в атмосфере кислорода.

2Mg + O 2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

Метод неприменим для получения оксидов щелочных металлов. В реакции с кислородом щелочные металлы обычно дают пероксиды, поэтому оксиды Na 2 O, К 2 O труднодоступны.

Обжиг сульфидов

2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2

4FeS 2 + 110 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

Метод неприменим для сульфидов активных металлов, окисляю­щихся до сульфатов.

Разложение гидроксидов

Cu(OH) 2 = СuО + Н 2 О

Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.

Разложение солей кислородсодержащих кислот.

ВаСO 3 = ВаО + СO 2

2Pb(NO 3) 2 = 2РЬО + 4N0 2 + O 2

4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2

Разложение легко осуществляется для нитратов и карбонатов, в том числе и для основных солей.

2 CO 3 = 2ZnO + СO 2 + Н 2 O

Получение кислотных оксидов

Кислотные оксиды представлены оксидами неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окис­ления. Они могут быть получены методами, аналогичными методам получения основных оксидов, например:

1. 4Р + 5O 2 = 2Р 2 O 5
2. 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
3. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O
4. Na 2 SiO 3 + 2HCl = 2NaCl + SiO 2 ↓ + H 2 O

Разделение оснований на группы по различным признакам представлено в таблице 11.

Таблица 11
Классификация оснований

Все основания, кроме раствора аммиака в воде, представляют собой твёрдые вещества, имеющие различную окраску. Например, гидроксид кальция Са(ОН) 2 белого цвета, гидроксид меди (II) Сu(ОН) 2 голубого цвета, гидроксид никеля (II) Ni(OH) 2 зелёного цвета, гидроксид железа (III) Fe(OH) 3 красно-бурого цвета и т. д.

Водный раствор аммиака NH 3 Н 2 O, в отличие от других оснований, содержит не катионы металла, а сложный однозарядный катион аммония NH - 4 и существует только в растворе (этот раствор вам известен под названием нашатырного спирта). Он легко разлагается на аммиак и воду:

Однако, какими бы разными ни были основания, все они состоят из ионов металла и гидроксогрупп, число которых равно степени окисления металла.

Все основания, и в первую очередь щёлочи (сильные электролиты), образуют при диссоциации гидроксид-ионы ОН - , которые и обусловливают ряд общих свойств: мылкость на ощупь, изменение окраски индикаторов (лакмуса, метилового оранжевого и фенолфталеина), взаимодействие с другими веществами.

Типичные реакции оснований

Первая реакция (универсальная) была рассмотрена в § 38.

Лабораторный опыт № 23
Взаимодействие щелочей с кислотами

Запишите два молекулярных уравнения реакций, сущность которых выражается следующим ионным уравнением:

H + + ОН - = Н 2 O.

Проведите реакции, уравнения которых вы составили. Вспомните, какие вещества (кроме кислоты и щёлочи) необходимы для наблюдения за этими химическими реакциями.

Вторая реакция протекает между щелочами и оксидами неметаллов, которым соответствуют кислоты, например,

Соответствует

и т.д.

При взаимодействии оксидов с основаниями образуются соли соответствующих кислот и вода:

Рис. 141.
Взаимодействие щёлочи с оксидом неметалла

Лабораторный опыт № 24
Взаимодействие щелочей с оксидами неметаллов

Повторите опыт, который вы проделывали раньше. В пробирку налейте 2-3 мл прозрачного раствора известковой воды.

Поместите в неё соломинку для сока, которая выполняет роль газоотводной трубки. Осторожно пропускайте через раствор выдыхаемый воздух. Что наблюдаете?

Запишите молекулярное и ионное уравнения реакции.

Рис. 142.
Взаимодействие щелочей с солями:
а - с образованием осадка; б - с образованием газа

Третья реакция является типичной реакцией ионного обмена и протекает только в том случае, если в результате образуется осадок или выделяется газ, например:

Лабораторный опыт № 25
Взаимодействие щелочей с солями

В трёх пробирках слейте попарно по 1-2 мл растворов веществ: 1-я пробирка - гидроксида натрия и хлорида аммония; 2-я пробирка - гидроксида калия и сульфата железа (III); 3-я пробирка - гидроксида натрия и хлорида бария.

Нагрейте содержимое 1-й пробирки и определите по запаху один из продуктов реакции.

Сформулируйте вывод о возможности взаимодействия щелочей с солями.

Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид металла и воду, что нехарактерно для щелочей, например:

Fe(OH) 2 = FeO + Н 2 O.

Лабораторный опыт № 26
Получение и свойства нерастворимых оснований

В две пробирки налейте по 1 мл раствора сульфата или хлорида меди (II). В каждую пробирку добавьте по 3-4 капли раствора гидроксида натрия. Опишите образовавшийся гидроксид меди (II).

Примечание . Оставьте пробирки с полученным гидроксидом меди (II) для проведения следующих опытов.

Составьте молекулярное и ионные уравнения проведённой реакции. Укажите тип реакции по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции».

Добавьте в одну из пробирок с полученным в предыдущем опыте гидроксидом меди (II) 1-2 мл соляной кислоты. Что наблюдаете?

Используя пипетку, поместите 1-2 капли полученного раствора на стеклянную или фарфоровую пластину и, используя тигельные щипцы, осторожно выпарьте его. Рассмотрите образующиеся кристаллы. Отметьте их цвет.

Составьте молекулярное и ионные уравнения проведённой реакции. Укажите тип реакции по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», «участие катализатора» и «обратимость химической реакции».

Нагрейте одну из пробирок с полученным ранее или выданным учителем гидроксидом меди () (рис. 143). Что наблюдаете?

Рис. 143.
Разложение гидроксида меди (II) при нагревании

Составьте уравнение проведённой реакции, укажите условие её протекания и тип реакции по признакам «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», «выделение или поглощение теплоты» и «обратимость химической реакции».

Ключевые слова и словосочетания

1. Классификация оснований.
2. Типичные свойства оснований: взаимодействие их с кислотами, оксидами неметаллов, солями.
3. Типичное свойство нерастворимых оснований: разложение при нагревании.
4. Условия протекания типичных реакций оснований.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

Типичные реакции кислот, оснований, оксидов, солей (условия их проведения)

Типичные реакции кислот

1 . Кислота + основание → соль + вода

2 . Кислота + оксид металла → соль + вода

3 . Кислота + металл → соль + водород (условия: а) металл должен находиться в электрохимическом ряду напряжений левее водорода; б) должна получиться растворимая соль; в) нерастворимая кислота – кремниевая не реагирует с металлами; г) концентрированные серная и азотная кислоты реагируют иначе с металлами, водород не выделяется)

4 . Кислота + соль → новая кислота + новая соль. (условие: реакция идёт в том случае, если образуется осадок или газ)

Типичные реакции оснований

1 . Основание + кислота → соль + вода

2 . Основание + оксид неметалла → соль + вода (условие: оксид неметалла – кислотный оксид)

3 . Щёлочь + соль → новое основание + новая соль (условие: образуется осадок или газ)

Типичные реакции основных оксидов

1 . Основный оксид + кислота → соль + вода

2 . Основный оксид + кислотный оксид → соль

3 . Основный оксид + вода → щёлочь (условие: образуется растворимое основание-щёлочь)

Типичные реакции кислотных оксидов

1 . Кислотный оксид + основание → соль + вода

2 . Кислотный оксид + основный оксид → соль

3 . Кислотный оксид + вода → кислота (условие: кислота должна быть растворимой)

Типичные реакции солей

1 . Соль + кислота → другая соль + другая кислота (условие: если образуется осадок или газ)

2 . Соль + щёлочь → другая соль + другое основание (условие: если образуется осадок или газ)

3 . Соль 1 + соль 2 → соль 3 + соль 4 (условие: образуется осадок)

4 . Соль + металл → другая соль + другой металл (условие: каждый металл вытесняет из растворов солей все другие металлы, расположенные правее его в ряду напряжений; при этом обе соли должны быть растворимыми)

Оксид - бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом

Номенклатура оксидов

Названия оксидов строится таким образом: сначала произносят слово «оксид», а затем называют образующий его элемент. Если элемент имеет переменную валентность, то она указывается римской цифрой в круглых скобках в конце названия:
Na I 2 O – оксид натрия; Са II О – оксид кальция;
S IV O 2 – оксид серы (IV); S VI O 3 – оксид серы (VI).

Классификация оксидов

По химическим свойствам оксиды делятся на две группы:
1. Несолеобразующие (безразличные) – не образуют солей, например: NO, CO, H 2 O;
2. Солеобразующие , которые, в свою очередь, подразделяются на:
– основные – это оксиды типичных металлов со степенью окисления +1,+2 (I и II групп главных подгрупп, кроме бериллия) и оксиды металлов в минимальной степени окисления, если металл обладает переменной степенью окисления (CrO, MnO);
– кислотные – это оксиды типичных неметаллов (CO 2 , SO 3 , N 2 O 5) и металлов в максимальной степени окисления, равной номеру группы в ПСЭ Д.И.Менделеева (CrO 3 , Mn 2 O 7);
– амфотерные оксиды (обладающие как основными, так и кислотными свойствами, в зависимости от условий проведения реакции) – это оксиды металлов BeO, Al 2 O 3 , ZnO и металлов побочных подгрупп в промежуточной степени окисления (Cr 2 O 3 , MnO 2).

Основные оксиды

Основными называются оксиды , которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами.

Основным оксидам соответствуют основания.

Например , оксиду кальция CaO отвечает гидроксид кальция Ca(OH)2, оксиду кадмия CdO – гидроксид кадмия Cd(OH)2.

Химические свойства основных оксидов

1. Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием оснований.

Условие протекания реакции: должны образовываться растворимые основания!
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH
CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

Al 2 O 3 + H 2 O → реакция не протекает, так как должен образовываться Al(OH) 3 , который нерастворим.
2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды:
CaO + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 O.
3. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли:
СaO + SiO 2 → CaSiO 3

4. Взаимодействие с амфотерными оксидами:
СaO + Al 2 O 3 → Сa(AlO 2) 2

Кислотные оксиды

Кислотными называются оксиды , которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Им соответствуют кислоты.

Например , оксиду серы (IV) соответствует сернистая кислота H 2 SO 3 .

Химические свойства кислотных оксидов

1. Взаимодействие с водой с образованием кислоты:
Условия протекания реакции : должна образовываться растворимая кислота.

P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4
2. Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды:

Условия протекания реакции : с кислотным оксидом взаимодействует именно щелочь, то есть растворимое основание.

SO 3 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + H 2 O
3. Взаимодействие с основными оксидами с образованием солей:
SO 3 + Na 2 O → Na 2 SO 4

Амфотерные оксиды

Оксиды, гидратные соединения которых проявляют свойства как кислот, так и оснований, называются амфотерными.
Например: оксид алюминия Al2O3, оксид марганца (IV) MnO2.

← Вернуться