Хімія. 8 клас. Лашевська

§ 23. Хімічні властивості основних, кислотних та амфотерних оксидів

Contraria sunt complementa (лат.).

Протилежності доповнюють одна одну.

Після опрацювання параграфа ви зможете:

  • класифікувати оксиди;
  • наводити приклади основних, кислотних, амфотерних оксидів;
  • характеризувати хімічні властивості основних, кислотних, амфотерних оксидів і складати відповідні рівняння реакцій;
  • розрізняти несолетворні (CO, N2O, NO, SiO) й солетворні (кислотні, основні, амфотерні) оксиди;
  • установлювати генетичний зв’язок між простими речовинами й відповідними оксидами та їхніми гідратами;
  • обґрунтувати залежність між складом, властивостями та застосуванням оксидів, оцінювати їхнє значення.

Класифікація оксидів. Ви вже вивчили хімічний склад оксидів і навчилися називати їх, ознайомилися з їхніми фізичними властивостями. А також дізналися про застосування деяких найважливіших представників цього класу неорганічних сполук. Класифікацію оксидів за їхнім складом та хімічними властивостями наведено на рис. 23.1.

Рис. 23.1. Класифікація оксидів

До основних оксидів належать:

  • оксиди всіх металічних елементів головної підгрупи першої групи;
  • оксиди всіх металічних елементів головної підгрупи другої групи, починаючи з магнію (Mg - Ra);
  • оксиди металічних елементів у нижчих значеннях валентності, наприклад MnO, FeO.

Хімічні властивості основних оксидів певною мірою відомі вам з курсу хімії 7 класу. Пригадайте: ви вивчали хімічні властивості води, її взаємодію з оксидами металічних і неметалічних елементів.

Основні оксиди, утворені лужними (ІА підгрупа) і лужноземельними (ІІА підгрупа, за винятком Берилію і Магнію) металічними елементами, взаємодіють з водою. Продуктом реакції є розчинна основа - луг:

Наприклад, унаслідок взаємодії кальцій оксиду з водою утворюється кальцій гідроксид:

СаО + Н2О → Са(ОН)2.

На цій реакції ґрунтується процес гасіння вапна. Взаємодія кальцій оксиду з водою відбувається дуже бурхливо, супроводжується виділенням теплової енергії (рис. 23.2). Ось як описує цей процес Іван Франко у творі «Борислав сміється»: «В вапнярках шипіло та булькотіло вапно, немов лютилось, що його наперед спражено в огні, а тепер назад вкинено у воду».

Рис. 23.2. 1. Реакція кальцій оксиду з водою. 2. Виявлення лугу за допомогою розчину фенолфталеїну. 3. Гасіння вапна

Основні оксиди взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду:

Чорний порошок купрум(ІІ) оксиду СuО помістимо в хімічний стакан. Доллємо трохи розведеної сульфатної кислоти. Для початку реакції одного контактування речовин недостатньо, потрібне нагрівання. Злегка нагріємо стакан з речовинами, не доводячи розчин до кипіння. У результаті реакції чорний порошок купрум(IІ) оксиду поступово зникає. Утворюється розчин блакитного кольору (рис. 23.3):

CuO + H2SO4 → CuSO4 + Н2О.

Рис. 23.3. Взаємодія купрум(ІІ) оксиду з розведеною сульфатною кислотою. 1. Реактиви й обладнання. 2. Водний розчин продукту реакції - купрум(ІІ) сульфату CuSO4. 3. Кристал мідного купоросу

Ця реакція належить до реакцій обміну.

Реакція обміну — це реакція між двома складними речовинами, у результаті якої вони обмінюються своїми складовими частинами. Продукти реакції — дві нові складні речовини.

Основні оксиди можуть взаємодіяти з кислотними і амфотерними оксидами, утворюючи солі:

Наприклад, унаслідок взаємодії кальцій оксиду з карбон(ІV) оксидом утворюється кальцій карбонат:

СаО + СО2 → СаСО3.

Кислотними оксидами є більшість оксидів неметалічних елементів (SO3, Р2О5 тощо). Вищі оксиди металічних елементів зі змінною валентністю також виявляють переважно кислотні властивості, наприклад: CrOg, Mn2O7, V2O5. Зв’язок між хімічними елементами, їхніми кислотними оксидами та гідратами оксидів зображено на рисунку 23.4.

Рис. 23.4. Зв’язок між хімічними елементами, їхніми оксидами та гідратами оксидів

Хімічні властивості кислотних оксидів. Вам уже відомо, що кислотні оксиди можуть взаємодіяти з водою, утворюючи кислоти:

Так, продуктом реакції сульфур(VІ) оксиду з водою є сульфатна кислота:

SO3 + Н2O → H2SO4.

Унаслідок взаємодії фосфор(V) оксиду з водою утворюється ортофосфатна кислота (рис. 23.5):

P2O5 + H2O → H3РО4.

Рис. 23.5. Фосфор(V) оксид бурхливо реагує з водою. Метиловий оранжевий набув у водному розчині продукту реакції рожевого кольору

Зверніть увагу: силіцій(ІV) оксид SiO2 з водою не реагує!

• Перетворіть схему реакції фосфор(V) оксиду з водою на хімічне рівняння. До якого типу належать реакції оксидів з водою?

Кислотні оксиди взаємодіють з лугами. Продуктами реакції є сіль і вода:

Наприклад, унаслідок взаємодії сульфур(ІV) оксиду з натрій гідроксидом утворюється натрій сульфіт і вода:

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + Н2О.

3. Кислотні оксиди можуть реагувати з основними оксидами, утворюючи солі:

Приміром, продуктом взаємодії карбон(ІV) оксиду з барій оксидом є барій карбонат:

СО2 + ВаО → ВаСО3.

Щоб скласти рівняння цієї реакції, потрібно виконати такі дії:

1) визначити за формулою кислотного оксиду хімічну формулу відповідної йому кислоти, формулу кислотного залишку і його валентність;

2) визначити за формулою основного оксиду валентність металічного елемента;

3) скласти за валентністю формулу солі;

4) записати схему реакції і перетворити її на хімічне рівняння.

Хімічні властивості амфотерних оксидів. Амфотерні оксиди під час взаємодії з кислотою або кислотним оксидом виявляють властивості, характерні для основних оксидів. Так само, як основні оксиди, вони взаємодіють з кислотами з утворенням солі і води. У результаті реакції цинк оксиду із сульфатною кислотою утворюються цинк сульфат ZnSO4 і вода:

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + Н2О.

Амфотерні оксиди виявляють кислотні властивості в реакціях з лугами або з оксидами лужних і лужноземельних елементів. Унаслідок стоплення амфотерних оксидів з лугами утворюються сіль і вода.

Продуктами стоплення цинк оксиду з калій гідроксидом є калій цинкат і вода:

ZnO + 2КОН = K2ZnO2 + Н2О.

Унаслідок стоплення амфотерного й основного оксидів утворюється сіль. Якщо алюміній оксид стопити з кальцій оксидом, утвориться кальцій алюмінат:

Аl2О3 + СаО = Са(АlО2)2.

Зверніть увагу: якщо металічний елемент виявляє кілька ступенів окиснення, то його оксид з нижчим ступенем окиснення виявлятиме, зазвичай, основні властивості, з вищою - кислотні, а з проміжною - амфотерні.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Найважливіші групи оксидів - основні, кислотні, амфотерні оксиди.

• У результаті реакцій кислотних оксидів з водою утворюються кислоти, а продуктами гідратації оксидів найбільш активних металічних елементів (Li, Na, К, Mg, Са, Sr, Ва тощо) є луги.

• Продуктами реакції основних і кислотних оксидів між собою є солі.

• Основні оксиди взаємодіють з кислотами.

• Кислотні оксиди реагують з лугами.

• Амфотерні оксиди виявляють як основні, так і кислотні властивості.

• У реакції обміну реагенти - дві складні речовини. Під час перебігу реакції вони обмінюються складовими частинами. Продуктами реакції обміну є дві нові складні речовини.

Перевірте себе

1. На які групи класифікують оксиди? 2. Які оксиди називають основними? Кислотними? Амфотерними?

Застосуйте свої знання й уміння

1. Класифікуйте оксиди FeO, SO3, Na2O, СО2, N2O5, BaO, P2O5, SO2, Na2O, K2O, MnO.

2. Наведіть по два приклади основних, кислотних і амфотерних оксидів.

3. Назвіть найважливіші індикатори.

4. Схарактеризуйте хімічні властивості основних оксидів на прикладі літій оксиду.

5. Схарактеризуйте хімічні властивості кислотних оксидів на прикладі сульфур(VІ) оксиду.

6. Оксид одного з хімічних елементів реагує з водою. У водному розчині продукту реакції фенолфталеїн набуває малинового забарвлення. Класифікуйте оксид. Поясніть, до якого класу неорганічних сполук належить продукт його гідратації.

7. Оксид одного з хімічних елементів реагує з водою. У водному розчині продукту реакції метиловий оранжевий набуває рожевого забарвлення. Класифікуйте оксид. Поясніть, до якого класу неорганічних сполук належить продукт його гідратації.

8. Відтворіть хімічні рівняння за наведеними фрагментами, визначте, які з них відповідають реакціям обміну: a) SO3 + ... = Na2SO4 + Н2О; б)... + Н2О = Ва(ОН)2; в) SiO2 + ... = CaSiO3; г) СrО3 + ... = Н2СrО4; д)... + FeO = FeSO4 + Н2О; е) НВr + ... = СаВr2 + Н2О.

9. Складіть хімічні формули гідратів, які відповідають оксидам Калію, Магнію, Селену(IV), Xлopy(VІI).

10*. 2004 року в ЗМІ з’явилося повідомлення: «Наука приходить на допомогу кулінарії: винайдено упаковку, яка після відкорковування здатна розігріти харчі до потрібної температури. Між стінками бляшанки у двох окремих контейнерах містяться кальцій оксид і вода (рис. 23.6). Щойно бляшанку відкорковують - два реагенти змішуються й харчі нагріваються». Оцініть вірогідність цієї інформації, обґрунтуйте свою думку.

Рис. 23.6

11*. Для ліквідації шаруватих хмар застосовують сухий лід. Його розпорошують з висоти кількох тисяч метрів. Потрапляючи до хмар, частинки реагенту концентрують вологу навколо себе, «витягаючи» з хмар воду. У результаті практично відразу починається рясний дощ. Складіть рівняння реакції, яка відбувається під час перебігу описаного процесу. Спрогнозуйте забарвлення універсального індикаторного папірця в цій дощовій воді.

12*. Чи не найдавніший метод фарбування в білий колір - побілка. Цей простий і доступний прийом декоративної обробки крізь віки дійшов до наших днів. Не оминули його увагою й письменники. Марк Твен описав кумедну історію з побілкою паркану: «Том вийшов... із цебром вапна й довгим пензлем... Зітхнувши, він умочив у вапно пензель, провів ним по верхній дошці, потім проробив те саме знову й зупинився: як мізерно виглядала біла смужка порівняно з величезним простором нефарбованого паркану!»

З наведеного опису випливає, що для побілки використовували суміш гашеного вапна з водою. Така фарба із часом стає ще міцнішою, бо перетворюється на крейду. Пригадайте, який кислотний оксид міститься в повітрі, й складіть рівняння відповідної реакції.

13. «Увага! Негашене вапно необхідно зберігати в закритій тарі, захищеній від доступу вологи. Негашене вапно зберігати не більше 30 діб, тому що під час доступу повітря воно втрачає активність». Поясніть це застереження з інструкції щодо використання негашеного вапна. Складіть рівняння відповідних реакцій.

14. Обчисліть і порівняйте масові частки хімічних елементів у кислотних оксидах, формули яких наведено на рис. 23.1.

15. Обчисліть маси (г) основних оксидів, формули яких наведено на рис. 23.1, узятих кількістю речовини 0,5 моль.

16. Обчисліть кількість молекул та масу (г) одного з несолетворних оксидів, формули яких наведено на рис. 23.1, кількістю речовини 0,25 моль.

17. Обчисліть масу (г) кальцій карбонату, який утвориться внаслідок взаємодії кальцій оксиду масою 112 г з карбон(ІV) оксидом.

18. Обчисліть об’єм (л) сульфур(ІV) оксиду (н. у.), який прореагував з водою, якщо в результаті утворилася сульфітна кислота масою 164 г.

Творча майстерня

Складіть сенкан на тему «Оксиди».

Дізнайтеся більше:

https://www.youtube.com/watch?v=fWrJy36i6QA

https://www.youtube.com/watch?v=2U7zzqittjU

https://www.dailymotion.com/video/xam14w

https://www.youtube.com/watch?v=m2-wbCGxHtI

https://www.youtube.com/watch?v=1t3GaPKH6jE