Химические свойства растворимых гидроксидов

В Е Щ Е С Т В А

_________________________________

¯ ¯

простые сложные

____/______ ______________/___________

¯ ¯¯ ¯ ¯

металлы неметаллы оксиды гидроксиды соли

 

К, Ва S, P Р₂О₅ H₂SO₄ Cu(NO₃)₂

Na₂O Вa(ОH)₂ Na₂CO₃

ZnO Al(OH)₃

 

Рассмотрим классификацию, химические свойства и методы получения сложных веществ.

 

ОКСИДЫ

 

ОКСИД – это сложное вещество, состоящее из двух элементов, один из которых кислород, находящийся в степени окисления -2.

Исключения составляют:

1) соединения кислорода и фтора – фториды: например, фторид кислорода OF₂ (степень окисления кислорода в этом соединении +2)

2) пероксиды (соединения некоторых элементов с кислородом, в которых имеется связь между атомами кислорода), например:

 

H-O-O-H K-O-O-K

пероксид водорода Н₂О₂ пероксид калия K₂O₂

 

Примеры оксидов: оксид кальция - СаО, оксид бария - ВаО. Если элемент образует несколько оксидов, то в их названии в скобках указывается римской цифрой валентность элемента, например: оксид серы (IV) - SO₂, оксид серы (VI) - SO₃.

Все оксиды можно разделить на две большие группы: солеобразующие(образующие соли) и несолеобразующие.

Солеобразующие подразделяют на три группы: основные, амфотерные и кислотные.

 

О К С И Д Ы

_________________/__________________

¯ ¯

солеобразующие несолеобразующие

_________________________________ СО, N₂O, NO

↓ ↓ ↓

основные амфотерные кислотные

(им (им соответсвуют

соответствуют, кислоты)

основания)

CaO, Li₂O ZnO, BeO, PbO P₂O₅, Mn₂О₇

Cr₂O₃, Al₂O₃

 

Неметаллы образуют кислотные оксиды, например: оксид азота (V) – N₂O₅, оксид углерода (IV) - CO₂. Металлы с валентностью меньше трех, как правило, образуют основные оксиды, например: оксид натрия -Na₂O, оксид магния – MgO; а с валентностью больше четырех – кислотные оксиды, например, оксид марганца (VII) - Mn₂O₇, оксид вольфрама (VI) - WO₃.

 

Рассмотрим химические свойства кислотных и основных оксидов.

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

 

ОСНОВНЫХ КИСЛОТНЫХ

 

Взаимодействие с водой

Продуктом реакции является:

основание кислота

(если, в состав оксида P₂O₅ + 3H₂O à 2H₃PO₄

входит активный металл, SiO₂ +H₂O ≠

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ba, Ca)

 

CaO + H₂O à Ca(OH)₂

CuO+ H₂O ≠

2. Взаимодействие друг с другом, образуя соли CuO + SO₃ à CuSO₄

 

3. Взаимодействие с гидроксидами:

С растворимыми кислотами, с растворимыми основаниями

в результате реакции образуютсясоль и вода

CuO + Н₂SO₄ àCuSO₄ + H₂O CO₂+Ca(OН)₂àCaCO₃ + Н₂О

 

Менее летучие оксиды

Вытесняют более летучие

из их солей:

K₂CO₃ + SiO₂ à K₂SiO₃ + CO₂

 

К числу амфотерных оксидов относят: оксиды металлов с валентностью, равной трем, например: оксид алюминия -Al₂O_3, оксид хрома (III) - Cr₂O₃, оксид железа (III) - Fe₂O_3, а также несколько исключений, в которых металл двухвалентен, например: оксид бериллия BeO, оксид цинка ZnO, оксид свинца (II) – PbO._.

 

Амфотерные оксиды обладают двойственной природой: они одновременно способны к реакциям, в которые вступают как основные и как кислотные оксиды

 

Докажем амфотерный характер оксида алюминия. Приведем уравнения реакций взаимодействия с соляной кислотой и щелочью (в водном растворе и при нагревании). При взаимодействии оксида алюминия и соляной кислоты, образуется соль - хлорид алюминия. В этом случае оксид алюминия выступает в роли основного оксида.

 

Al₂O₃ + 6HCl à2AlCl₃ + 3H₂O

^{как основный}

В водном растворе происходит образование комплексной соли -

тетрагидроксоалюмината натрия:

 

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂Oà 2Na[Al(OH)₄] _{тетрагидроксоалюминат натрия}

^{как кислотный}

При сплавлении со щелочами образуется метаалюминаты.

Представим молекулу гидроксида алюминия Al(OH)₃ в форме кислоты, т.е. на первом месте запишем все атомы водорода, на втором кислотный остаток:

Al(OH)₃

H₃AlO₃ - алюминиевая кислота

 

Для трехвалентных металлов из формулы кислоты вычтем 1 Н₂О, получив метаалюминиевую кислоту:

 

H₃AlO₃

^- Н₂ О

HAlO₂ - метаалюминиевая кислота

_{сплавление}

Al₂O₃ +2 NaOHà 2NaAlO₂ + Н₂О _{метаалюминат натрия}

^{как кислотный}

 

 

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДОВ:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

4Al + 3O₂à 2Al₂O₃

S + O₂ à SO₂

 

2. Горение или обжиг сложных веществ:

CH₄ + 2O₂ à CO₂ + 2H₂O

2ZnS + 3O₂ à 2SO₂+ 2ZnO

 

3. Разложение при нагревании нерастворимых гидроксидов:

Cu(OH)₂ à CuO + H₂O H₂SiO₃à SiO₂ + H₂O

 

4. Разложение при нагревании средних и кислых солей:

CaCO₃ à CaO + CO₂

2КHCO₃àK₂CO₃ + CO₂ +H₂O

4AgNO₃ à4Ag + 4NO₂+ O₂

ГИДРОКСИДЫ

Гидроксиды подразделяют на три группы: основания, кислоты и амфотерные гидроксиды (проявляющие свойства, как оснований, так и кислот).

 

ОСНОВАНИЕ – это сложное вещество, состоящее из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп

(– ОН).

 

Например: гидроксид натрия - NaOH, гидроксид бария Ва(ОН)₂. Количество гидроксогрупп в молекуле основания равно валентности металла.

КИСЛОТА – это сложное вещество, которое состоит из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотного остатка.

Например: серная кислота – H₂SO₄, фосфорная кислота - Н₃РО₄.

Валентность кислотного остатка определяется количеством атомов водорода. В химических соединениях сохраняется валентность кислотного остатка (см. таблицу 1).

ТАБЛИЦА 1 ФОРМУЛЫ НЕКОТОРЫХ КИСЛОТ И

КИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ

Название кислоты	Формула	Кислотный остаток	Валентность кислотного остатка	Название соли, образованной этой кислотой
Плавиковая	НF	F	I	фторид
Соляная	НCl	Cl	I	хлорид
Бромоводородная	НBr	Br	I	бромид
Йодоводородная	НI	I	I	йодид
Азотная	HNO3	NO3	I	нитрат
Азотистая	HNO2	NO2	I	нитрит
Уксусная	СН3COOH	СН3COO	I	ацетат
Серная	H2SO4	SO4	II	сульфат
Сернистая	H2SO3	SO3	II	сульфит
Сероводородная	H2S	S	II	сульфид
Угольная	H2CO3	CO3	II	карбонат
Кремневая	H2SiO3	SiO3	II	силикат
Фосфорная	H3PO4	PO4	III	фосфат

По растворимости в воде гидроксиды делятся на две группы: растворимые (например, КОН, H₂SO₄) и нерастворимые (H₂SiO₃, Сu(OH)₂). Растворимые в воде основания называются щелочами.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРИМЫХ ГИДРОКСИДОВ

________________________________________________________

ЩЕЛОЧИ КИСЛОТЫ

________________________________________________________

Действие на индикаторы

малиновый фенолфталеин бесцветный

синий лакмус красный

желтый метиловый оранжевый красный