Упражнения для самостоятельной работы
ПО ТЕМЕ «ОКСИДЫ»
1. Напишите уравнения реакций всех возможных способов получения оксида хрома (III), оксида углерода (IV), оксида кальция.
2. С какими из следующих веществ будет реагировать оксид углерода (IV): MgO, NaCl, AgNO3, NaOH, ZnO? Напишите уравнения соответствующих реакций.
3. С какими из следующих веществ будет реагировать оксид цинка: SO3, P2O5, CaO, Ba(OH)2, CaCO3, BaSO4? Напишите уравнения соответствующих реакций.
4. С какими из следующих веществ будет реагировать оксид бария: А1, Al2O3, S, SO2, H2SO4, Na2SO4? Напишите уравнения соответствующих реакций.
5. С какими из следующих веществ будет реагировать оксид азота (V): KOН, Al, Al2O3, Al(OH)3, Н2O? Напишите уравнения этих реакций.
6. Приведите примеры оксидов: а)кислотных, б) основных, в) амфотерных, г) несолеобразующих.
7. Назовите следующие оксиды: Na2O, SO2, Mn2O7, CO, Cr2O3, P2O5, В2О3, SnO2, CuO, OsO4, SeO3.
8. Почему в природе не существуют такие оксиды, как оксид кальция и оксид фосфора (V)?
9. Приведите примеры гидратирующихся оксидов.
10. Приведите примеры негидратирующихся оксидов.
11. Составьте уравнения реакций взаимодействия следующих оксидов:
1) оксида кремния (IV) с оксидом железа (II);
2) оксида меди (II) с оксидом серы (IV);
3) оксида азота (V) с оксидом кальция;
4) оксида фосфора (V) с оксидом натрия;
5) оксида магния с оксидом серы (IV);
6) оксида азота (III) с оксидом бария.
Назовите тип химической связи в каждом из оксидов.
12. Закончите уравнения следующих реакций:
КОН + SO3 → ... Fe2O3 + H2SO4 → ...
LiOH + Cl2O7 → ... Ca(OH)2 + СО2 → ...
А12O3 + HNO3 → ... СаО + Н3РО4 → ...
13. Из каких веществ, которые перечислены ниже, можно в одну стадию получить оксид (кроме воды): сера, хлорид натрия, натрий, карбонат кальция, гидроксид кальция, этан, гидроксид калия, серная кислота, литий, кремниевая кислота, фосфин?
14. Какие из перечисленных ниже оксидов реагируют между собой: оксид кальция, угарный газ, оксид фосфора (V), углекислый газ, оксид серы (VI), оксид азота (I), оксид калия?
15. Какие из приведенных оксидов будут реагировать с гидроксидом натрия: CaO, СO2, CO, ZnO, MgO, Cr2O3, SO3, Р2O5? Запишите уравнения соответствующих реакций.
16. С какими из оксидов реагирует НCl: Мn2O7, Al2O3, BaO, ZnO, Cl2O, Li2O? Запишите уравнения соответствующих реакций.
17. Расположите оксиды MnO2, MnO, Mn2O7, МnO3 в порядке возрастания их кислотных свойств. Приведите уравнения реакций, характеризующих характер каждого из оксидов.
18. Составьте формулы оксидов для элементов III периода периодической системы и определите, какими кислотно-основными свойствами они обладают.
19. Напишите формулы оксидов для всех возможных степеней окисления хлора и серы. Дайте им названия. Приведите уравнения реакций их взаимодействия с гидроксидом бария.
20. Какие из следующих соединений будут реагировать с оксидом фосфора (V): H2SO4, CaO, Cl2O, А12O3, NaOH, Ba(OH)2? Напишите уравнения соответствующих реакций.
21. Напишите формулы гидратов, которым соответствуют следующие оксиды: ВеО, СаО, WO3, Cl2O, SiO2, СгO3.
22. Закончите уравнения реакций:
NaOH + Fe2O3 →
КОН + SeO3 →
BaO + Cl2O7 →
Ca(OH)2 + N2O3 →
23. Напишите уравнения реакций, характеризующих амфотерные свойства SnO и Сг2O3.
24. Закончите уравнения реакций:
NaОН + SeO2 →
CrO3 + Са(ОН)2 →
CaO + As2O5 →
Al2O3 + NaOH →
25. Напишите молекулярные формулы оксидов, соответствующих гидроксидам:
1) Zn(OH)2, HNO2, HClO4;
2) Ва(ОН)2, Н3ВO3, НМnO4;
3) Al(ОН)3, Са(ОН)2, Н2МnO4;
4) Be(OH)2, Fe(OH)3, HNO3;
5) H6ТeO6, Н2СO3, НАsO2;
6) Ba(OH)2, НРO3, Н4Р2O7;
7) KOН, H3PO4, HAsO2;
8) HClO, H2SO4, H5IO6;
9) CuOH, Н2СrO4, H2SO3;
10) НСlO3, H2Cr2O7, НСrO2.
26.Для гидроксидов, формулы которых приведены ниже, составьте формулы соответствующих оксидов (учтите, что степень окисления гидроксидообразующего элемента в оксиде и гидроксиде одинакова): H2SO4, HNO3, Ca(OH)2, Fe(OH)3, НСlO4, HMnO4, Н2Сг2O7, НСlO, НСlO4, H2SO3, H2CO3, HNO2, НСlO3, НСlO2, Н3РO4, Н3ВO3, КОН, Ва(ОН)2, H3V3O9, H4P2O7, HPO3, H6TeO6, H2S2O7, H2S3O10, Мn(ОН)4, H3AsO4.
27. Приведены названия оксидов: оксид кремния (IV), оксид алюминия, оксид хлора (I), оксид бария, оксид марганца (II), оксид хрома (III), оксид железа (II), оксид хрома (VI), оксид марганца (IV), оксид натрия, оксид хлора (III), оксид серы (VI), оксид углерода (II), оксид азота (I), оксид кремния (II), оксид кальция, оксид фосфора (V), оксид азота (III), оксид железа (III), оксид азота (II), оксид стронция, оксид серы (IV), оксид лития, оксид фосфора (III).
Выпишите отдельно формулы:
1) основных оксидов,
2) кислотных оксидов,
3) амфотерных оксидов,
4) солеобразующих оксидов,
5) несолеобразующих оксидов;
6) растворимых в воде оксидов,
7) нерастворимых в воде оксидов.
28. Осуществите превращения по схемам:
1) Сu → СuО → СuС12
2) Al(NO3)3 → Аl2O3 → Al2(SO4)3
3) Al(NO3)3 → Al(OH)3 → А12O3 → А1С13
4) СаСO3 → СаО → Ca(NO3)2
5) С →СO2 → СаСO3 → СO2 → СО
6) HNO3 → N2O5 → Ba(NO3)2
7) SO2 → SO3 → H2SO4 → SO3
8) S → SO2 → BaSO3 → SO2
29. Составьте уравнения практически осуществимых реакций (25°С) с участием оксидов, укажите условия их протекания (если это необходимо):
1) ВеО + Н2O →
2) СаО + Н2O →
3) Р2O5 + Н2O →
4) К2O + Н2O →
5) SO2 + Н2O →
6) N2O5 + H2O →
7) СгO3 + Н2O →
8) Мn2O7 + Н2O →
9) N2O + Н2О →
10) СО + Н2O →
11) FeO + Н2O →
12) А12O3 + Н2O →
13) С12O + Н2O →
14) С12O7 + Н2O →
15) NO + H2O →
16) CO2 + H2O →
17) Р2O3 + Н2O →
18) Сl2O5 + Н2O →
19) SiO2 + Н2O →
20) ZnO + Н2O →
21) SO3 + Н2O →
22) NO2 + H2O →
23) ВаО + Н2O →
24) СаO + SO3 →
25) СаО + К2O →
26) СаО + H2SO4 →
27) CaO + КОН →
28) CaO + N2O5 →
29) CuO + HC1 →
30) BaO + K2SO4 →
31) CuO + HC1 →
32) P2O5 + CaO →
33) P2O5 + C12O7 →
34) P2O5 + HC1 →
35) P2O5 + KOH →
36) SO3 + HNO3 →
37) SO2 + CaO →
38) FeO + HCl →
39) Mn2O7 + CaO →
40) Mn2O7 + KOH →
41) CO + CaO →
42) NO + K2O →
43) Na2O + Mg(OH)2 →
44) CaO + HNO3 →
45) N2O + Ca(OH)2 →
46) BeO + K2O →
47) P2O5 + HNO3 →
48) ZnO + CuO →
49) Cr2O3 + Fe(OH)2 →
50) A12O3 + NaOH + H2O →
30. Наряду с общими свойствами, для оксидов характерны и специфические, в частности, способность некоторых из них участвовать в окислительно-восстановительных реакциях. Составьте уравнении таких уравнений:
t
1) CuO + H2 →
t
2) FeO + СО →
t
3) SO2 + O2 →
t
4) СО + O2 →
t
5) СО2 + C →
t
6) Fe2O3 + С →
КИСЛОТЫ
Кислоты – это сложные соединения, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка.
С точки зрения теории электролитической диссоциации кислоты – это электролиты, которые в растворах и расплавах в качестве катионов образуют только катионы водорода Н+:
HNO3 = H+ + NO3- HClO4 = H+ + ClO4-
Кислоты характеризуются основностью. Основность определяется числом атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов в химических взаимодействиях. По основности кислоты делят на одноосновные (HCl, HNO3, HClO4, CH3COOH и др.), двухосновные (H2SO4, H2SO3, H2SiO3 и др.), трехосновные (H3PO4, H3BO3) и т.д.
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато.
H2SO3 = H+ + HSO3- Н 3PO4 = H+ + H2PO4-
HSO3- = H+ + SO32- H2PO4- = H+ + HPO42-
H2PO42- = H+ + PO43-
Многоосновная кислота в химической реакции не всегда проявляет свою максимальную основность. Например, серная кислота при взаимодействии с гидроксидом натрия может проявлять основность равную 1 и 2:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
двухосновная
H2SO4 + NaOH = NaНSO4 + H2O
одноосновная
По наличию атомов кислорода в своем составе кислоты делят на кислородсодержащие (H3PO4, HNO3, CH3COOH) и бескислородные (HCl, HBr, H2S).
Номенклатура кислот прошла долгий путь развития и складывалась постепенно. Поэтому ряд названий (серная, азотная, фосфорная и др.) сохраняются и в современной номенклатуре ИЮПАК наряду с систематическими названиями.
Систематические названия становятся полезными тогда, когда речь идет о менее распространенных кислотах, а также, образованных элементами с переменной степенью окисления. В этих случаях традиционные названия требуют запоминания относящихся к ним формул, в то время как из систематических названий формулу можно вывести. То же относится и к солям менее распространенных кислот. Например, систематическими будут названия: H2MnO4 – тетраоксоманганат (VI) водорода, HMnO4 – тетраоксоманганат (VII) водорода.
В случае бескислородных кислот к названию элемента (или группы элементов), образующего кислоту, добавляют соединительную гласную -о-,слово водород с окончанием -наяи слово кислота. Например: HF – фтороводородная кислота, H2S – сероводородная кислота, HCN – циановодородная кислота.
Названия кислородсодержащих кислот зависят от степени окисления кислотообразующего элемента. Максимальной степени окисления соответствует суффикс -н или -ов(HNO3 – азотная кислота, H2CrO4 – хромовая кислота). По мере понижения степени окисления суффиксы изменяются в следующей последовательности: -новат, -ист, -новатист (НСlO3 – хлорноватая, HClO2 – хлористая, HСlO – хлорноватистая). Если элемент образует кислоты только в 2-х степенях окисления, то для названия кислоты, соответствующей низшей степени окисления элемента, используется суффикс -ист (HNO2 – азотистая).
Если элемент, находясь в одной и той же степени окисления, образует несколько кислот, то название кислоты, содержащее наименьшее количество атомов кислорода снабжается приставкой мета, а название кислоты с наибольшим числом атомов кислорода – приставкой орто (HРO3 – метафосфорная кислота, Н3РО4 – ортофосфорная кислота).
Если молекула кислоты содержит два атома кислотообразующего элемента, то перед ее названием помещается числительная приставка дву-, ди-илипиро- (Н4Р2О7 – двуфосфорная, дифосфорная или пирофосфорная кислота).
Кислоты, содержащие в своем составе группировку атомов –О–О– можно рассматривать как производные пероксида водорода – пероксокислоты (или надкислоты). Например, H2SO5 – пероксосерная кислота, HNO3 – пероксоазотная кислота.
Порядок соединения атомов в молекуле отображают графические формулы:
Н3РО4 Н2SO4
Физические свойства.Большинство кислот – это бесцветные прозрачные жидкости, которые смешиваются с водой в любых соотношениях. Бывают также твердые кислоты (H3PO3, H3BO3, HIO3) растворимые в воде. Нерастворимой в воде является кремниевая кислота (H2SiO3). Некоторые кислоты являются растворами газов в воде (HCl, H2S). Растворы кислот кислые на вкус.
Химические свойства.
1. Растворы кислот изменяют цвет индикаторов:
– лакмус (фиолетовый) в кислой среде красный;
– метилоранж (оранжевый) в кислой среде розовый (красный);
– фенолфталеин (бесцветный) в кислой среде бесцветный.
2. Взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализация):
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O;
2HNO3+ Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O.
3. Взаимодействуют с основными оксидами с образованием соли и воды:
2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O;
2H3PO 4 + 3CaO = Ca3(PO4)2 + 3H2O.
4. Взаимодействуют с амфотерными оксидами:
H2SO4 + ZnO = ZnSO4 + H2O;
6HCl + Al2O3 = 2AlCl3 + 3H2O.
5. Взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода (имеющими отрицательное значение стандартного электродного потенциала):
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2.
Исключение составляют кислоты-окислители: HNO3(разб), HNO3(конц), H2SO4(конц). Свои окислительные свойства эти кислоты проявляют за счет центральных атомов и поэтому они могут взаимодействовать с металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, при этом водород из кислот не выделяется:
Сu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
6. Взаимодействуют с солями (реакции ионного обмена) в том случае, когда выполняется одно из условий протекания реакций обмена (образуется осадок, слабый электролит, выделяется газ):
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl;
2HCl + K2CO3 = 2KCl + H2O + CO2;
H2SO4(раствор) + NaCl(раствор) = реакция не идет, но если
H2SO4(конц)+ 2NaCl(крист) = Na2SO4+ 2HCl↑.
7. Некоторые кислоты при нагревании разлагаются:
t
H2SiO3= SiO2 + H2O;
t
4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O.
С точки зрения теории электролитической диссоциации все общие свойства кислот обусловлены наличием в растворах ионов Н+.
Получение кислот.
1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):
SO3 + H2O = H2SO4;
P2O5 + H2O = 2HPO3;
t
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):
H2 + Cl2 = 2HCl;
H2 + S = H2S.
3. Реакциями обмена соли с кислотой (если выполняется одно из условий реакций обмена):
Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HNO3,
в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓+ 2NaCl;
Na2СO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑+ H2O.