Методические рекомендации рассмотрены и одобрены учебно-методической комиссией факультета почвоведения и агроэкологии спбгау. Протокол №6 от 11 июня 2009 г (стр. 3 из 10)

· Амфотерные оксиды НЕ взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

Контрольные задания

1. Определить все возможные оксиды для всех элементов своего варианта задания, приведенного в табл. 2.

2. Отметить какие из оксидов относятся к основным, амфотерным, кислотным.

3. Составить уравнения реакций кислотных и амфотерных оксидов с K₂O и NaOH .

4. Составить уравнения реакций основных и амфотерных оксидов с SO₃ и HNO₃.

Т а б л и ц а 2

номер задания	элементы (для элементов с переменными степенями окисления следует составить все возможные формулы оксидов)
11	Хром, цезий, фосфор, мышьяк
12	Бром, алюминий, кальций, рубидий
13	Бериллий, калий, хлор, медь
14	Стронций, железо, сера, фосфор
15	Литий, барий, свинец, теллур
16	Марганец, фосфор, углерод, калий
17	Натрий, йод, хром, литий
18	марганец, калий, углерод, магний
19	Литий, барий, железо, сера
20	Бор, хлор, ванадий, кальций

Пример. Элементы задания: цинк, селен, кобальт, цезий.

По таблицам определяем возможные степени окисления элементов: Zn(2+), Se(4+), Se(6+), Co(2+), Co(3+), Cs(+1). Определяем формулы оксидов на основании правил, приведенных выше: ZnO, SeO₂, SeO₃, CoO, Co₂O₃ и Cs₂O.

Распределяем по группам:

· Кислотные: SeO₂, SeO₃;

· Основные: CoO, Co₂O₃, Cs₂O;

· Амфотерные: ZnO.

Таким образом, с K₂O и NaOH могут взаимодействовать SeO₂, SeO₃ и ZnO, а с SO₃ и HNO₃ – CoO, Co₂O₃, Cs₂O и ZnO.

Напишем уравнения реакций, не забыв уравнять количество атомов до и после реакции:

K₂O + SeO₂ = K₂SeO₃,

K₂O + SeO₃ = K₂SeO₄,

K₂O + ZnO = K₂ZnO₂,

2NaOH + SeO₂ = Na₂SeO₃ + H₂O,

2NaOH + SeO₃ = Na₂SeO₄ + H₂O,

2NaOH + ZnO = Na₂ZnO₂ + H₂O,

SO₃ + CoO = CoSO₄,

3SO₃ + Co₂O₃ = Co₂(SO₄)₃,

SO₃ + Cs₂O = Cs₂SO₄,

SO₃ + ZnO = ZnSO₄,

2HNO₃ + CoO = Co(NO₃)₂ + H₂O,

6HNO₃ + Co₂O₃ = 2Co(NO₃)₃ + 3H₂O,

2HNO₃ + Cs₂O = 2CsNO₃ + H₂O,

2HNO₃ + ZnO = Zn(NO₃)₂ + H₂O.

Для того чтобы составить формулу образующейся соли, необходимо знать формулу кислоты, соответствующей оксиду. Для ее нахождения необходимо ФОРМАЛЬНО прибавить молекулу воды к формуле кислотного или амфотерного оксида, в случае необходимости сократив число атомов до простейшей формулы:

H₂O + SeO₃ = H₂SeO₄, то есть оксиду селена (VI) соответствует селеновая кислота H₂SeO₄, анион которой имеет формулу SeO₄^2– и заряд (–2).

H₂O + ZnO = H₂ZnO₂, то есть оксиду цинка ФОРМАЛЬНО соответствует кислота H₂ZnO₂, анион которой имеет формулу ZnO₂^2– и заряд (–2).

H₂O + N₂O₅ = H₂N₂O₆, сокращая на два, получим формулу азотной кислоты HNO₃, соответствующей оксиду азота (V).

2. Кислоты и основания

Кислотами называют химические соединения, которые при диссоциации в водных растворах в качестве катионов образуют только ионы H⁺, что подчеркивается при составлении химических формул кислот записью символа водорода на первом месте.

Кислоты классифицируются:

· По составу (кислородные, бескислородные). Например: HNO₃ и HCl.

· По основности (одно-, двух-, трехосновные). Например: HNO₃, H₂SO₄ и H₃PO₄.

· По способности к электролитической диссоциации (сильные, слабые). Например: H₂SO₄ (сильная) и H₂S (слабая).

Сильные кислоты: H₂SO₄, H₂SeO₄, HNO₃, HClO₄, HClO₃, HBrO₄, HBrO₃, HJO₃, HCl, HBr, HI, HMnO₄, H₂Cr₂O₇. H₃PO₄ является кислотой средней силы. Остальные кислоты являются слабыми.

Если кислота многоосновна, то ее диссоциация проходит ступенчато (в отличие от диссоциации солей). Уравнения ступенчатой диссоциации кислоты будут выглядеть следующим образом (например, H₃PO₄):

I. H₃PO₄ ↔ H⁺ + H₂PO₄^¯,

II. H₂PO₄^¯ ↔ H⁺ + HPO₄^2–,

III. HPO₄^2– ↔ H⁺ + PO₄^3–.

Основаниями называют соединения, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов образуют только ионы OH^–. Этот факт подчеркивается написанием групп OH^– после катиона.

Основания можно классифицировать:

· По кислотности (одно-, двух-, трехкислотные).

· По способности к электролитической диссоциации (сильные, слабые).

Названия оснований образуются следующим образом: к слову «гидроксид» добавляется название металла, образующего основание, и указывают его степень окисления, если она не единственная. Например, NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)₂ – гидроксид кальция, Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II).

Амфотерные гидроксиды называют точно так же, как основания: Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III), Zn(OH)₂ – гидроксид цинка.

Сильными называются основания, диссоциирующие в водных растворах практически полностью, слабыми – основания, мало диссоциирующие.

Сильные основания: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂. Остальные основания являются слабыми.

Как и в случае с кислотами, если основание многокислотно (то есть содержит более, чем одну группу OH^¯), то его диссоциация протекает ступенчато (например Mg(OH)₂):

I. Mg(OH)₂ ↔ MgOH⁺ + OH^¯,

II. MgOH⁺ ↔ Mg²⁺ + OH^¯.

Химические свойства кислот и оснований определяются следующим образом:

· Основания взаимодействуют с кислотными или амфотерными оксидами, образуя соль и воду. Пример: 2NaOH + SO₂ = Na₂SO₃ + H₂O,
2KOH + ZnO = K₂ZnO₂ + H₂O.

· Кислоты взаимодействуют с основными или амфотерными оксидами, образуя соль и воду. Пример: H₂CO₃ + CaO = CaCO₃ + H₂O,
6HCl + Al₂O₃ = 2AlCl₃ + 3H₂O.

· Основания и кислоты вступают во взаимодействие друг с другом с образованием соли и воды. Пример:
Ca(OH)₂ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2H₂O.

· Кислоты взаимодействуют с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды. Пример: 3H₂SO₄ + 2Al(OH)₃ = Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

· Основания взаимодействуют с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды (в этом случае амфотерный гидроксид записывается в «кислотной» форме). Пример:
KOH + HAlO₂ = KAlO₂ + H₂O.

· Основания НЕ взаимодействуют с основными оксидами или с основаниями.

· Кислоты НЕ взаимодействуют с кислотными оксидами или с кислотами.

Контрольные задания

1. Составить уравнения ступенчатой диссоциации соединений в своем варианте задания, приведенного в табл. 3.

2. Составить уравнения реакций кислот и амфотерных гидроксидов с K₂O и NaOH.

3. Составить уравнения реакций основных и амфотерных гидроксидов с SO₃ и HNO₃.

Т а б л и ц а 3

номер задания	формулы кислот и гидроксидов
21	HCl	Zn(OH)2	CsOH
22	Be(OH)2	H2SeO4	Ni(OH)2
23	LiOH	H2SO3	Cr(OH)3
24	HNO2	Pb(OH)2	Ca(OH)2
25	Ba(OH)2	H3BO3	Sn(OH)2
26	RbOH	H2CO3	Be(OH)2
27	Al(OH)3	HBrO3	Co(OH)2
28	Sr(OH)2	HNO2	Pb(OH)2
29	Cr(OH)3	H2S	LiOH
30	H2SiO3	Al(OH)3	KOH

Пример. Вещества задания: HBrO₄, Mn(OH)₂, Fe(OH)₃.

Поскольку основные и амфотерные гидроксиды записываются одинаково, не всегда ясно к какому классу принадлежит тот или иной гидроксид. Для установления класса гидроксида металла руководствуются тем фактом, что характер его такой же, как у оксида этого металла той же степени окисления. В нашем случае Mn(OH)₂ соответствует оксид MnO (с.о. = +2), который по правилам, определенным ранее, является основным. Fe(OH)₃ соответствует оксид Fe₂O₃ (с.о. = +3), который является амфотерным. Таким образом, и с кислотой, и с основанием будет взаимодействовать Fe(OH)₃.

Напишем уравнение диссоциации кислоты. Поскольку бромная кислота одноосновна, диссоциация проходит в одну стадию: