Составьте уравнения реакций оксидов с водой

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e19d5b3e86100ac • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Взаимодействие воды с оксидами

Понятие о кислотах и основаниях

Многие оксиды способны вступать в химические реакции с водой. Обычно эти реакции являются реакциями соединения, в результате которых образуются продукты присоединения воды к оксидам. Вещества, образующиеся путем соединения воды с другими веществами, называют гидратами.

В зависимости от того, с каким оксидом взаимодействует вода, может образоваться два типа гидратов: кислоты и основания. Кислоты состоят из атомов Гидрогена и кислотного остатка (H₂SO₄, ^ТОд), а в формулах оснований на первое место записывают металлический элемент, с которым соединяется гидроксильная группа — ОН (KOH, Ba(OH)₂). В зависимости от гидрата, соответствующему определенному оксиду, среди оксидов выделяют две группы: кислотные оксиды. и основные оксиды.

Все кислотные оксиды, за исключением силиций(^) оксида SiО₂, в обычных условиях вступают в реакции соединения с водой с образованием кислот:

Оксиды, гидраты которых являются кислотами, называют кислотными оксидами.

Большинство кислотных оксидов — это оксиды неметаллических элементов. Но кислотные оксиды могут образовывать и металлические элементы, если эти элементы могут проявлять высокие валентности, выше четырех. Так, к кислотным оксидам относится хром(У1) оксид Сг0₃ и манган(УП) оксид Мп₂0₇.

Формулы наиболее употребляемых кислотных оксидов и соответствующих им кислот приведены в таблице 5.

Продукты реакции оксидов с водой (гидраты) могут проявлять основные свойства. Если гидрат оксида является основанием, то такой оксид — основный.

Оксиды, гидраты которых являются основаниями, называют основными оксидами.

К основным оксидам относятся оксиды металлических элементов. Это, как правило, оксиды одно-, дву-, а иногда трехвалентных металлических элементов (табл. 6).

Большинство основных оксидов с водой не взаимодействуют. В реакцию с водой вступают лишь оксиды, гидраты которых растворяются в воде (см. табл. 6, с. 161). Такие гидраты называют щелочами:

• Единственный кислотный оксид, который в обычных условиях не взаимодействует с водой,— это силиций(1У) оксид SiO₂, которому соответствует силикатная кислота H₂SiO₃. Он широко распространен в природе в составе минерала кварца. Обычный кварцевый песок на берегах морей и рек — это и есть силиций(1У) оксид.

• При взаимодействии кальций оксида (негашеной извести) с водой образуется кальций гидроксид (гашеная известь). Во время этой реакции выделяется так много теплоты, что вода может закипеть. Эту реакцию используют в так называемых химических грелках для разогревания завтраков или напитков в одноразовых пакетах.

Выявление кислот и оснований в растворах

Большинство оксидов и соответствующих им гидратов — бесцветные соединения, поэтому выявить их наличие или различить кислоты и основания без «посторонней помощи» невозможно. Для выявления кислот и оснований в растворах используют индикаторы — сложные органические соединения, которые изменяют свою окраску в зависимости от наличия кислоты или основания в растворе (рис. 114). Наиболее употребляемые индикаторы и их цвет при наличии кислот и оснований приведены в таблице 7.

Таблица 7. Цвет некоторых индикаторов при наличии кислот, оснований и в воде

Чаще всего индикаторы используют в виде растворов — в воде или спирте. Удобнее использовать индикаторную бумагу — обычную бумагу, пропитанную раствором индикатора (рис. 115).

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 5

Испытание водных растворов кислот и щелочей индикаторами

Оборудование: штатив с пробирками.

Реактивы: растворы основания, кислоты, вода, метилоранж, фенолфталеин, лакмус.

• для опытов используйте небольшие количества реактивов;

• остерегайтесь попадания реактивов на одежду, кожу, в глаза.

1. Подготовьте по три пробирки с водой, раствором кислоты и раствором основания.

2. В первую пробирку с водой добавьте несколько капель раствора метилоранжа, во вторую — лакмуса, в третью — фенолфталеина.

3. Добавьте индикаторы к растворам кислоты и основания.

4. Сравните цвет индикаторов в разных пробирках. Запишите результаты в тетрадь.

1. Оксиды способны соединяться с водой с образованием гидратов. Гидраты кислотных оксидов — кислоты, а основных — основания.

2. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллических элементов и оксиды металлических элементов с валентностью выше IV. К основным оксидам относятся оксиды металлических элементов с валентностью I, II и иногда 111.

3. Для выявления кислот и оснований в растворе используют индикаторы — вещества, цвет которых изменяется при наличии кислоты или основания.

1. Какие оксиды называют кислотными, а какие — основными?

2. Какие вещества называют гидратами?

3. Какие оксиды (кислотные и основные) в обычных условиях взаимодействуют с водой, а какие — нет?

Задания для усвоения материала

1. Приведите уравнения реакций кислотных и основных оксидов с водой.

2. Из приведенного перечня выпишите отдельно формулы оксидов: а) кислотных; б) основных. №₂0, Р₂0₅, С0₂, SO₃, СгО, Си₂0, SiО₂, Мп₂0₇.

3. Какие из приведенных оксидов взаимодействуют с водой? Составьте соответствующие уравнения реакций. №₂0, С0₂, SO₃, СгО, SiО₂.

4. Раствор, который образовался при растворении газообразного оксида в воде, окрашивает лакмус в красный цвет. Какой это газ мог бы быть? Составьте уравнения реакций.

5. Гашение извести — это взаимодействие негашеной извести (кальций оксида) с водой. Составьте уравнение этой реакции.

6. Как вы считаете, существуют ли в природных условиях фосфор(У) оксид, сульфур(У1) оксид и натрий оксид? Ответ обоснуйте.

7. Дополните схемы реакций и назовите продукты реакции:

8*. Некоторые оксиды используют как осушители для обезвоживания газов. На каком принципе основано действие оксидов как осушителей? Какие оксиды можно для этого использовать и почему?

Химические свойства основных оксидов

Химические свойства основных оксидов

Подробно про оксиды, их классификацию и способы получения можно прочитать здесь.

1. Взаимодействие с водой. С водой способны реагировать только основные оксиды, которым соответствуют растворимые гидроксиды (щелочи). Щелочи образуют щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий и цезий) и щелочно-земельные (кальций, стронций, барий). Оксиды остальных металлов с водой химически не реагируют. Оксид магния реагирует с водой при кипячении.

CuO + H₂O ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. При взаимодействии основным оксидов с кислотами образуется соль этой кислоты и вода. При взаимодействии основного оксида и кислотного образуется соль:

основный оксид + кислота = соль + вода

основный оксид + кислотный оксид = соль

При взаимодействии основных оксидов с кислотами и их оксидами работает правило:

Хотя бы одному из реагентов должен соответствовать сильный гидроксид (щелочь или сильная кислота).

Иными словами, основные оксиды, которым соответствуют щелочи, реагируют со всеми кислотными оксидами и их кислотами. Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые гидроксиды, реагируют только с сильными кислотами и их оксидами (N₂O₅, NO₂, SO₃ и т.д.).

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами.

При взаимодействии основных оксидов с амфотерными образуются соли:

основный оксид + амфотерный оксид = соль

С амфотерными оксидами при сплавлении взаимодействуют только основные оксиды, которым соответствуют щелочи . При этом образуется соль. Металл в соли берется из более основного оксида, кислотный остаток — из более кислотного. В данном случае амфотерный оксид образует кислотный остаток.

CuO + Al₂O₃ ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

(чтобы определить кислотный остаток, к формуле амфотерного или кислотного оксида добавляем молекулу воды: Al₂O₃ + H₂O = H₂Al₂O₄ и делим получившиеся индексы пополам, если степень окисления элемента нечетная: HAlO₂. Получается алюминат-ион AlO₂ — . Заряд иона легко определить по числу присоединенных атомов водорода — если атом водорода 1, то заряд аниона будет -1, если 2 водорода, то -2 и т.д.).

Амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются, поэтому реагировать с основными оксидами фактически не могут.

4. Взаимодействие оксидов металлов с восстановителями.

При оценке окислительно-восстановительной активности металлов и их ионов можно использовать электрохимический ряд напряжений металлов:

Восстановительные свойства (способность отдавать электроны) у простых веществ-металлов здесь увеличиваются справа налево, окислительные свойства ионов металлов — увеличиваются наоборот, слева направо. При этом некоторые ионы металлов в промежуточных степенях окисления могут проявлять также восстановительные свойства (например ион Fe 2+ можно окислить до иона Fe 3+ ).

Более подробно про окислительно-восстановительные реакции можно прочитать здесь.

Таким образом, ионы некоторых металлов — окислители (чем правее в ряду напряжений, тем сильнее). При взаимодействии с восстановителями металлы переходят в степень окисления 0.

4.1. Восстановление углем или угарным газом.

Углерод (уголь) восстанавливает из оксидов до простых веществ только металлы, расположенные в ряду активности после алюминия. Реакция протекает только при нагревании.

FeO + C = Fe + CO

Активные металлы, расположенные в ряду активности левее алюминия, активно взаимодействуют с углеродом, поэтому при взаимодействии их оксидов с углеродом образуются карбиды и угарный газ:

CaO + 3C = CaC₂ + CO

Угарный газ также восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные после алюминия в электрохимическом ряду:

CuO + CO = Cu + CO₂

4.2. Восстановление водородом .

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Реакция с водородом протекает только в жестких условиях – под давлением и при нагревании.

CuO + H₂ = Cu + H₂O

4.3. Восстановление более активными металлами (в расплаве или растворе, в зависимости от металла)

При этом более активные металлы вытесняют менее активные. То есть добавляемый к оксиду металл должен быть расположен левее в ряду активности, чем металл из оксида. Реакции, как правило, протекают при нагревании.

Например , оксид цинка взаимодействует с алюминием:

3ZnO + 2Al = Al₂O₃ + 3Zn

но не взаимодействует с медью:

ZnO + Cu ≠

Восстановление металлов из оксидов с помощью других металлов — это очень распространенный процесс. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al₂O₃ + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

4.4. Восстановление аммиаком.

Аммиаком можно восстанавливать только оксиды неактивных металлов. Реакция протекает только при высокой температуре.

Например , аммиак восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2NH₃ = 3Cu + 3H₂O + N₂

5. Взаимодействие оксидов металлов с окислителями.

Под действием окислителей некоторые основные оксиды (в которых металлы могут повышать степень окисления, например Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ и др.) могут выступать в качестве восстановителей.

Например , оксид железа (II) можно окислить кислородом до оксида железа (III):