3 уравнения реакции с водой

Все химические реакции, которые необходимы для успешной сдачи ОГЭ

Правило 1.1. Взаимодействие простых веществ (металлов и неметаллов) с водой

1) Щелочные (Li-Fr) и щелочноземельные (Ca-Ra) металлы взаимодействуют с водой при комнатной температуре с образованием щелочи (растворимого основания) и выделением водорода. Например:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2.

2) Магний также взаимодействует с водой, но при сильном нагревании и с образованием нерастворимого гидроксида:

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2­.

3) Алюминий реагирует с водой, но только если убрать оксидную пленку:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2­.

4) Металлы, находящиеся в ряду активности от Zn (включительно) до Pb (включительно), взаимодействуют с парами воды (т.е. при температуре выше 100°С), при этом образуются оксиды соответствующих металлов и водород:

Zn + H2O → ZnO + H2­.

5) Металлы, стоящие в ряду активности правее водорода, с водой не взаимодействуют даже при нагревании.

Cu + H2O → реакция не идет.

6) Из неметаллов с водой реагируют галогены, C и Si при высоких температурах:

Si + 2H2O → SiO2 + 2H2.

Правило 1.2. Взаимодействие оксидов с водой

1) Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с водой при комнатной температуре с образованием соответствующих щелочей:

M2O + H2O → 2MOH или MO + H2O → M(OH)2.

Na2O + H2O → 2NaOH или CaO + H2O → Ca(OH)2.

2) Амфотерные оксиды не реагируют с водой и не растворяются в ней.

Примеры амфотерных оксидов: ZnO, BeO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3.

ZnO + H2O → реакция не идет.

3) Кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующих кислот: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Только в случае NO2 образуются две кислоты:

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 и, как следствие, при взаимодействии с щелочами образуются две соли (нитраты и нитриты соответствующего металла):

Урок №31. Физические и химические свойства воды. Применение воды

ВОДА

Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода, присоединившихся к нему под углом 104,5°.

Угол 104,5° между связями в молекуле воды обусловливает рыхлость льда и жидкой воды и как следствие аномальную зависи­мость плотности от температуры. Именно поэтому крупные водоемы не промерзают до дна, что делает возможным существование в них жизни.

Физические свойства

ВОДА, ЛЁД И ПАР, соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения с молекулярной формулой Н 2 О.

Благодаря сильному притяжению между молекулами у воды высокие температуры плавления (0°С) и кипения (100°С). Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция. Чистая вода – плохой проводник электричества. Плотность воды максимальна при 4°С она равна 1 г/см 3 . Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода и всплывает на её поверхность, что очень важно для обитателей водоёмов зимой.

Вода обладает исключительно большой теплоёмкостью, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Благодаря этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.

Химические свойства воды

Вода — весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочноземельными металлами. Вода образует соединения – кристаллогидраты.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

2H 2 O электрический ток = 2H 2 ↑+ O 2 ↑

I. Взаимодействие воды с металлами

1). Взаимодействие с самыми активными металлами , находящимися в периодической системе в I(А) и I I(А) группах (щелочные и щелочноземельные металлы) и алюминий . В результате образуются основание и газ водород .

Щелочные металлы – это I(А) группа – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Щелочноземельные металлы – это II(А) – Ca, Sr, Ba, Ra (Be, Mg не относятся)

Me + H 2 O = Me(OH) n + H 2 (р. замещения)

Внимание! Алюминий и магний ведут себя также.

2) Взаимодействие с менее активными металлами , которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н 2 ) – Be, Fe, Pb, Cr, Ni, Mn, Zn – реагируют с образованием оксида металла и водорода

Me + Н 2 О = Ме х О у + Н 2 (р. замещения)

Например, бериллий с водой образует амфотерный оксид: Be + H 2 O = BeO + H 2

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H 2 O ≠ нет реакции

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например, +2, это означает, что валентность этого металла равна 2) .

II. Взаимодействие воды c неметаллами

Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO

C + H 2 O = t°С = CO + H 2

Si + 2H 2 O = t°С = SiO 2 + 2H 2

III. Взаимодействие с оксидами металлов

1). Взаимодействие с основными оксидами

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в I(А) и II(А) группах, кроме Ве и Mg .

Реакция соединения протекает при обычных условиях, при этом образуется растворимое основание – щёлочь.

H 2 O + ОКСИД МЕТАЛЛА = Ме(ОН) n (р. соединения)

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2

Al 2 O 3 + H 2 O ≠ нет реакции

I. Реакции, в которых вода играет роль окислителя

Эти реакции возможны только с сильными восстановителями, которые способны восстановить ионы водорода, входящие в состав молекул воды, до свободного водорода.

1) Взаимодействие с металлами

а) При обычных условиях Н₂О взаимодействует только со щел. и щел.-зем. металлами:

2Na + 2Н + ₂О = 2NaOH + H 0 ₂↑

б) При высокой температуре Н₂О вступает в реакции и с некоторыми другими металлами, например:

в) Al и Zn вытесняют Н₂ из воды в присутствии щелочей:

2) Взаимодействие с неметаллами, имеющими низкую ЭО

(реакции происходят в жестких условиях)

C + Н + ₂О = CO + H 0 ₂↑ («водяной газ»)

В присутствии щелочей кремний вытесняет водород из воды:

3) Взаимодействие с гидридами металлов

NaH + Н + ₂ O = NaOH + H 0 ₂↑

4) Взаимодействие с угарным газом и метаном

Реакции используются в промышленности для получения водорода.

II. Реакции, в которых вода играет роль восстановителя

ти реакции возможны только с очень сильными окислителями, которые способны окислить кислород СО С. О. -2, входящий в состав воды, до свободного кислорода O₂ или до пероксид-анионов [O₂] 2- . В исключительном случае (в реакции с F₂) образуется кислород со c o. +2.

1) Взаимодействие с фтором

2) Взаимодействие с атомарным кислородом

3) Взаимодействие с хлором

При высокой Т происходит обратимая реакция

III. Реакции внутримолекулярного окисления — восстановления воды.

Под действием электрического тока или высокой температуры может происходить разложение воды на водород и кислород:

Термическое разложение — процесс обратимый; степень термического разложения воды невелика.

Реакции гидратации

I. Гидратация ионов.

Ионы, образующиеся при диссоциации электролитов в водных растворах, присоединяют определенное число молекул воды и существуют в виде гидратированных ионов. Некоторые ионы образуют столь прочные связи с молекулами воды, что их гидраты могут существовать не только в растворе, но и в твердом состоянии. Этим объясняется образование кристаллогидратов типа CuSO4 • 5H₂O, FeSO₄• 7Н₂O и др., а также аквакомплексов: [Cr(H₂O)₆]CI₃, [Pt(H₂O)₄]Br₄ и др.

II. Гидратация оксидов

III. Гидратация органических соединений, содержащих кратные связи

Реакции гидролиза

I. Гидролиз солей

а) по катиону соли

Fe 3+ + Н₂O = FeOH 2+ + Н + ; (кислая среда. рН

б) по аниону соли

СО₃ 2- + Н₂O = НСО₃ — + ОН — ; (щелочная среда. рН > 7)

в) по катиону и по аниону соли

NH₄ + + СН₃СОО — + Н₂O = NH₄OH + СН₃СООН (среда, близкая к нейтральной)

II. Гидролиз карбидов металлов

III. Гидролиз силицидов, нитридов, фосфидов

IV. Гидролиз галогенов

V. Гидролиз органических соединений

Классы органических веществ

Продукты гидролиза (органические)

Альдегиды или кетоны

Галогенангидриды карбоновых кислот

Ангидриды карбоновых кислот

Сложные зфиры карбоновых кислот

Карбоновые кислоты и спирты

Глицерин и высшие карбоновые кислоты

Ди- и полисахариды

Пептиды и белки

Азотсодержащие гетероциклы, пентозы (рибоза или дезоксирибоза)