Химические свойства оснований
Вопросы
1. На какие две группы делят гидроксиды?
Гидроксиды делят на основания и амфотерные гидроксиды.
Основания — это гидроксиды металлов, которые могут реагировать с кислотами, образуя соль и воду.
Амфотерные гидроксиды — это вещества, которые могут реагировать как с кислотами, так и с щелочами.
Примеры:
Основания: NaOH (гидроксид натрия), KOH (гидроксид калия), Ca(OH)₂ (гидроксид кальция), Cu(OH)₂ (гидроксид меди(II)).
Амфотерные гидроксиды: Zn(OH)₂ (гидроксид цинка), Al(OH)₃ (гидроксид алюминия).
2. Приведите примеры кислот и оснований.
Кислоты: HCl (соляная кислота), H₂SO₄ (серная кислота), HNO₃ (азотная кислота), H₂CO₃ (угольная кислота).
Основания: NaOH (гидроксид натрия), KOH (гидроксид калия), Ba(OH)₂ (гидроксид бария), Fe(OH)₃ (гидроксид железа(III)).
Стр. 150
Лабораторный опыт 1
Свойства растворимых и нерастворимых оснований.
1) Рассмотрите выданные вам в пробирках гидроксиды натрия, кальция, меди(II) и железа(III), отметьте их агрегатное состояние и цвет.
Гидроксид натрия (NaOH) — твёрдое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде.
Гидроксид кальция (Ca(OH)₂) — белый порошок, слабо растворимый в воде.
Гидроксид меди(II) (Cu(OH)₂) — голубой осадок, нерастворим в воде.
Гидроксид железа(III) (Fe(OH)₃) — бурый осадок, нерастворим в воде.
2) Прилейте в пробирки по 3–4 мл воды и взболтайте. Мутные жидкости отфильтруйте. К растворам добавьте по нескольку капель раствора фенолфталеина.
Вопрос: Как изменилась окраска фенолфталеина? Почему?
Ответ: В растворах NaOH и Ca(OH)₂ фенолфталеин окрасился в малиновый цвет. Это произошло потому, что они являются щелочами (растворимыми основаниями), создающими в воде щелочную среду (рН > 8), в которой фенолфталеин меняет цвет на малиновый.
В растворах Cu(OH)₂ и Fe(OH)₃ изменение окраски не произошло, так как эти основания нерастворимы в воде, и раствор остаётся нейтральным — фенолфталеин в такой среде бесцветен.
Стр. 151
Лабораторный опыт 2
Взаимодействие щелочей с кислотами.
1) В пробирку налейте 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте несколько капель раствора фенолфталеина. Раствор окрасится в малиновый цвет.
Это происходит потому, что фенолфталеин является кислотно-основным индикатором. В щелочной среде (в данном случае — раствор NaOH) он приобретает малиновую окраску, что указывает на наличие избытка гидроксид-ионов (OH⁻).
2) К раствору малинового цвета из пипетки по каплям добавляйте раствор соляной кислоты. После каждой капли пробирку встряхивайте. Происходит разогревание и обесцвечивание раствора.
Пояснение
При добавлении HCl в щелочной раствор начинается реакция нейтрализации:
(NaOH + HCl → NaCl + H₂O)
Гидроксид-ионы (OH⁻) из щёлочи соединяются с ионами водорода (H⁺) из кислоты, образуется вода, и щелочная среда ослабевает. Как только среда становится нейтральной (pH ≈ 7), фенолфталеин теряет окраску — раствор становится бесцветным.
Также в процессе реакции выделяется тепло, что объясняет разогревание раствора.
Стр. 152
Лабораторный опыт 3
Взаимодействие нерастворимых оснований с кислотами.
1) Получите немного гидроксида меди(II).
Для этого в две пробирки налейте по 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте по 1 мл раствора сульфата меди(II).
Происходит реакция обмена между растворами:
(CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄)
Выпадает осадок голубого цвета — это нерастворимый гидроксид меди(II) Cu(OH)₂.
2) В одну пробирку с полученным осадком добавьте соляную кислоту, в другую — серную кислоту до полного растворения осадка.
Происходят следующие реакции:
Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O
Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O
Какой цвет имеют образовавшиеся растворы?
Растворы становятся голубыми, так как образуются растворимые соли меди(II) — CuCl₂ и CuSO₄. Оба этих соединения в водном растворе имеют характерную голубую окраску.
Уравнения проведённых реакций:
(1) CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
(2) Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O
(3) Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O
Таким образом, нерастворимый гидроксид меди(II) реагирует с кислотами с образованием растворимых солей и воды.
Стр. 152
Лабораторный опыт 4
Разложение гидроксида меди(II) при нагревании.
1) Получите немного гидроксида меди(II), как в предыдущем опыте.
Это выполняется при помощи реакции обмена:
(CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄)
Выпадает голубой осадок гидроксида меди(II).
2) Осторожно нагрейте пробирку, в которой находится гидроксид меди(II), до изменения цвета.
Ответ на вопрос 1: Опишите агрегатное состояние и цвет гидроксида меди(II).
Гидроксид меди(II) — это твердое вещество голубого цвета, нерастворимое в воде. Он образуется в виде осадка.
Ответ на вопрос 2: Какие изменения произошли в пробирке в результате нагревания? Почему?
При нагревании голубой осадок гидроксида меди(II) разлагается, и его цвет изменяется на черный. Это связано с образованием оксида меди(II) CuO, который имеет черный цвет, и воды.
Химическое уравнение разложения:
(Cu(OH)₂ → CuO + H₂O↑)
Таким образом, при нагревании происходит термическое разложение неустойчивого основания с образованием твердого черного оксида меди(II) и водяного пара.
Стр. 154
Подумай, ответь, выполни
1. Приведите пример реакции нейтрализации. Составьте соответствующее уравнение реакции.
Примером реакции нейтрализации служит взаимодействие щелочи с кислотой с образованием соли и воды. Например, реакция гидроксида натрия с соляной кислотой:
(NaOH + HCl → NaCl + H₂O)
В данной реакции происходит обмен ионными группами между двумя сложными веществами, и результатом является образование нейтральной среды, то есть соли и воды.
2. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения:
а) Са → СаО → Са(ОН)₂ → СаСl₂
б) Сu → СuО → Сu(ОН)₂ → СuСl₂
в) Сu → СuО → СuСО₄
а)
(2Ca + O₂ → 2CaO)
(CaO + H₂O → Ca(OH)₂)
(Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O)
б)
(2Cu + O₂ → 2CuO)
(CuO + H₂O → Cu(OH)₂)
(Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O)
в)
(2Cu + O₂ → 2CuO)
(CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O)
3. Объясните, какое свойство гашёной извести позволяет использовать её в строительстве как связующий материал. Ответ подтвердите уравнением реакции.
Гашёная известь (Ca(OH)₂) обладает способностью взаимодействовать с углекислым газом из воздуха, в результате чего образуется карбонат кальция (CaCO₃), который представляет собой твёрдое вещество, обладающее связывающими свойствами. Именно это превращение делает гашёную известь ценным строительным материалом — она «схватывается» при твердении раствора.
Уравнение реакции:
(Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O)
Если нужно продолжить с других заданий из предыдущих страниц — напиши, и я продолжу в том же стиле.
Стр. 155
Тестовые задания
1. Формулы только оснований приведены в ряду:
Задание:
Na₂CO₃, NaOH, NaCl
KNO₃, HNO₃, KOH
KOH, Mg(OH)₂, Cu(OH)₂
HCl, BaCl₂, Ba(OH)₂
Ответ: 3) KOH, Mg(OH)₂, Cu(OH)₂
Пояснение: Все три вещества в варианте 3 — основания (гидроксиды): щёлочь (KOH) и нерастворимые основания (Mg(OH)₂, Cu(OH)₂). Остальные варианты содержат соли или кислоты.
2. Индикатор лакмус изменяет свой цвет в щелочной среде
на фиолетовый
на красный
на синий
на бесцветный
Ответ: 3) на синий
Пояснение: В щелочной среде лакмус становится синим, в кислой — красным, в нейтральной — фиолетовым.
3. Вставьте в схемы реакций нейтрализации недостающие формулы веществ:
... + ... → Mg(NO₃)₂ + H₂O
... + ... → MgCl₂ + H₂O
... + ... → K₃PO₄ + H₂O
... + ... → Na₂S + H₂O
Ответ:
Mg(OH)₂ + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O
Mg(OH)₂ + HCl → MgCl₂ + H₂O
KOH + H₃PO₄ → K₃PO₄ + H₂O
NaOH + H₂S → Na₂S + H₂O
Пояснение: Это реакции нейтрализации — между основанием и кислотой с образованием соли и воды. Количество и состав реагентов выбираются по валентности и уравниванию.
4. Установите соответствие между исходными веществами (веществом) и продуктами химических реакций:
NaOH + CO₂
NaOH + H₂SO₄
Fe(OH)₃ + HCl
Fe(OH)₂
А. FeO + H₂O
Б. Na₂CO₃ + H₂O
В. Na₂SO₄ + H₂O
Г. FeCl₃ + H₂O
1 — Б: (NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O)
2 — В: (2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O)
3 — Г: (Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O)
4 — А: (Fe(OH)₂ → FeO + H₂O) при нагревании
Пояснение:
— Задание включает как нейтрализацию (1–3), так и разложение основания при нагревании (4).
— Все реакции требуют баланса: соблюдения закона сохранения массы.
Стр. 156