ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З ОКСИДАМИ. ПОНЯТТЯ ПРО ОСНОВИ, КИСЛОТИ, ІНДИКАТОРИ

Тема 3 ВОДА

& 36. ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З ОКСИДАМИ. ПОНЯТТЯ ПРО ОСНОВИ, КИСЛОТИ, ІНДИКАТОРИ

Вивчення параграфа допоможе вам:

· наводити приклади формул кислот і основ;

· складати рівняння реакцій води з деякими оксидами;

· розпізнавати дослідним шляхом кислоти і луги

Вода вступає в хімічні реакції з багатьма речовинами. Розглянемо, як вона взаємодіє з оксидами та які продукти реакцій при цьому утворюються.

ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З КАЛЬЦІЙ ОКСИДОМ. Кілька шматочків кальцій оксиду СаО (цю речовину називають також негашене

вапно) помістимо в порцелянову чашку і будемо обережно невеликими порціями приливати до неї воду. Відбувається бурхлива реакція. Вона супроводжується виділенням теплоти, і вміст чашки розігрівається настільки, що частина води кипить і випаровується. Шматочки оксиду перетворюються на порошок нової речовини – кальцій гідроксиду Са(ОН)2, або гашеного вапна (мал. 109).

Суть цієї хімічної реакції відображає рівняння:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Кальцій вода кальцій

Оксид гідроксид

При читанні Са(ОН)2 вимовляють “кальцій-о-аш-двічі”.

Деякого типу реакцій належить ця реакція? Подібно кальцій

оксиду калій оксид K2O утворює з водою калій гідроксид КОН, барій оксид ВаО – барій гідроксид Ва(ОН)2.

Вимовте вголос їх назви.

З’ясуємо, що спільного у формулах цих поки що нових для вас продуктів реакцій. По-перше, починаються вони символом металічного елементи. По-друге, в кожній формулі записана група атомів ОН. Зверніть увагу, що їх кількість дорівнює валентності металічного елемента. Якщо груп не одна, а більше, їх записують у круглих дужках, після яких пишеться індекс (на загальній формулі він позначений n):

Мал. 109. Взаємодія води з кальцій оксидом

Поверніться до наведених вище речовин, що відповідають цій загальній формулі, зверніть увагу, що назва кожної з них складається із двох слів – назви металічного елемента і слова “гідроксид”.

У разі взаємодії води з оксидами металічних елементів утворюються основи. Вони мають загальну формулу

Ті з них, що розчинні у воді дістали ще одну назву – луги.

Гідроксидів досить багато, проте безпосередньою взаємодією оксидів з водою утворюються далеко не всі:

К2О + Н2O = 2КOH, але FeO + H2O ≠

До простих чи складних речовин належать основи?

ПОНЯТТЯ ПРО ІНДИКАТОРИ. Невелику кількість кальцій гідроксиду внесемо в стакан, додамо трохи води й перемішаємо. Кальцій гідроксид належить до малорозчинних речовин, тому не розчиняється повністю. Профільтруємо утворену суміш, а отриманий прозорий розчин використаємо для випробування індикаторами.

Випробуємо одержаний фільтрат індикаторами метиловим оранжевим і фенолфталеїном, а також універсальним індикаторним папірцем, фенолфталеїн стає малиновим (мал. 110а), метиловий оранжевий змінює забарвлення на жовте (мал. 110б), індикаторний папірець (мал. 110в) синіє.

Подібним чином змінюються кольори розглянутих індикаторів у розчині будь-якого лугу. Ви переконаєтесь у цьому, виконуючи лабораторний дослід 6.

ВЗАЄМОДІЯ ФОСФ0Р(V) ОКСИДУ З ВОДОЮ, ДІЯ ВОДНОГО РОЗЧИНУ ДОБУТОЇ РЕЧОВИНИ НА ІНДИКАТОРИ. Білий порошок речовини фосфор(V) оксиду Р2О5 помістимо в пробірку, додамо гарячої води й перемішаємо.

Відновіть у пам’яті

Що у хімії називають індикатором? Пригадайте приклади індикаторів.

Мал. 110. Колір індикаторів у розчинах основ (лугів)

Вміст пробірки стає однорідним і безбарвним. Відбувається хімічна реакція з утворенням нової речовини. Суть реакції відображає рівняння: ЗH2О + Р2O5 = 2H3РО4 – ортофосфатна кислота.

До якого типу реакцій належить ця реакція?

Щоб переконатися, щоб утворилася нова речовина, а не однорідна суміш, випробуємо розчин індикаторами.

Нанесемо його краплю на смужку універсального індикаторного паперу. Смужка червоніє. Решту розчину розподілимо на дві пробірки. До першої додамо кілька крапель фенолфталеїну. Колір індикатора не змінюється. До другої додамо метилового оранжевого – він набуває червоного кольору.

З рівняння бачимо, що утворена речовина має відмінний від основ склад і назву. І дійсно, у розглянутому прикладі формула продукту взаємодії фосфор (V) оксиду з водою починається не з металічного елемента, а з Гідрогену. Другою записана група атомів РO4. У сульфатної кислоти H2SO4 формула складається з двох атомів Гідрогену та групи атомів SO4. Все, що у розглянутих формулах речовин записано після Гідрогену, зветься кислотним залишком. Речовини, подібні за складом і властивостями до ортофосфатної та сульфурної кислот, мають загальну назву кислоти.

У разі взаємодії води з оксидами неметалічних елементів утворюються кислоти. їх молекули складаються з одного чи кількох атомів Гідрогену й одного кислотного залишку.

У формулах усіх кислот валентність кислотного залишку збігається з

І ІІІ І II І n

Індексом Гідрогену: Н3РО4, Н2SО4. Можемо записати: Нn Кисл. зал

Існують інші оксиди неметалічних елементів, які реагують з водою з утворенням кислот. Наприклад:

SO3 + Н2О = H2SО4- сульфатна кислота;

Н2О + СО2 = Н2СО3 – карбонатна кислота.

Як бачимо, у складі карбонатної кислоти є кислотний залишок СО3, він – двовалентний.

Ця реакція відбувається при насиченні вуглекислим газом мінеральної води, газованих солодких напоїв, а утворена кислота надає їм кислуватого присмаку.

Існують і винятки, наприклад:

SiО2+ Н2О ≠

Силіцій(ІV) оксид SiO2 ви знаєте. Це основна складова частина річкового піску. Існує силікатна кислота H2SiO3, але добувають її іншим способом, а не взаємодією оксиду з водою.

Розглянуті у параграфі реакції взаємодії води з оксидами металічних і неметалічних елементів показали, що їх продуктами є або основи або кислоти. Вони мають загальну назву гідрати оксидів. Таким чином, кальцій гідроксид Са(ОН)2 є гідратом кальцій оксиду СаО, а ортофосфатна кислота Н3PО4- гідратом фосфор(V) оксида Р2O5.

Виявити наявність гідратів оксидів у розчині допомагають індикатори.

Індикатори – речовини, які під дією лугів і кислот змінюють свій колір. До індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий.

Узагальнені відомості про зміну забарвлення індикаторів залежно від середовища наведено в таблиці 8.

Таблиця 8

Забарвлення індикаторів у різних середовищах

У домашніх умовах можна обійтись і без наведених у параграфі індикаторів, а скористатись соком квіток, плодів, коренеплодів. Забарвлення їм надають різноманітні речовини-барвники. Вони здатні змінювати свій колір у присутності кислоти чи лугу. Наприклад, сік вишні чи смородини в лужному середовищі посиніє, а в кислому набуде рожево-червоного кольору.

Скарбничка ерудита

Кислоти поширені у природі. Саме вони надають кислого смаку деяким овочам і фруктам, слугують рослинам і тваринам захистком від ворогів. Із мурашиною кислотою знайомий кожний, кого жалила кропива або кусали мурашки.

Людина використовує кислоти доволі часто. Вона додає їх у страви (оцтова, лимонна, щавлева кислоти), виготовляє ліки (ацетилсаліцилова), користується засобами видалення іржі, забруднень з поверхонь ванн, раковин. Сульфатна кислота H2SO4 застосовується в акумуляторах автомобілів.

До складу шлункового соку входить хлоридна кислота НСl. Вона сприяє перетравленню їжі у шлунку людини. У цієї кислоти кислотний залишок складається з атома одного хімічного елемента. Сульфатна кислота H2S теж має кислотний залишок. утворений атомом лише Сульфуру. Кислоти подібного складу добувають розчиненням у воді газоподібного продукту взаємодії водню з відповідним неметалом:

Н2 + Сl2 = 2НСl

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД 6

ВИПРОБУВАННЯ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ КИСЛОТ І ЛУГІВ ІНДИКАТОРАМИ

Речовини обладнання: пробірки, штатив для пробірок, вода, натрій гідроксид, етанова кислота, індикатори.

Завдання 1. Користуючись індикаторами, перевірте, як змінюються їх кольори у воді, водних розчинах кислоти і лугу. Для цього налийте в першу пробірку 1 мл води, у другу – 1 мл розчину етанової кислоти, у третю – 1 мл розчину лугу натрій гідроксиду. По черзі випробуйте їх індикаторами.

Що спостерігаєте? Запишіть зміни забарвлення індикаторів у зошит.

Результати виконання досліду оформіть у вигляді таблиці, зазначивши, якого кольору набувають індикатори у кожному досліді.

Речовина	Індикатор
Фенолфталеїн	Метилоранж	Лакмус	Індикаторний папір
Вода
Етанова кислота
Натрій гідроксид

?

1. Яку загальну назву мають продукти взаємодії з водою: а) оксидів металічних елементів; б) оксидів неметалічних елементів?

2. До якого типу реакцій належать реакції води з оксидами?

3. Які індикатори ви знаєте?

4. Як розпізнати дослідним шляхом: а) воду і кислоту; б) воду і луг; в) луг і кислоту?

5. Що є спільного у формулах усіх основ?

6. Що є спільного у формулах усіх кислот?

5. Наведіть приклади формул лугів і кислот, що були розглянуті у цьому параграфі, запишіть їх назви.

6. Укажіть, правильне твердження, що стосується переліку формул НСl, NaOH, Cu(OH)2, H2SO4, Н2SіО3, SiO2:

А у переліку переважають формули оксидів

Б у переліку переважають формули кислот

В формул основ і кислот у переліку порівну

Г формули основ у переліку відсутні

7. Встановіть відповідність між групами і формулами речовин:

Група	Приклад
1 оксиди	А СаСО3
2 кислоти	Б HNO3
3 основи	В СаО
Са(ОН)2

8. Розташуйте формули кислот за збільшенням валентності кислотного залишку.

А Н3РО4

Б НСl

В Н4В2O7

Г Н2SіО3.

9. Напишіть рівняння реакцій за схемами:

А) Ва → ВаО → Ва(ОН)2

Б) S → SO2 → H2SO3

10. При взаємодії натрій оксиду, барій оксиду з водою утворюються луги. Напишіть рівняння цих реакцій. Як довести утворення цих речовин?