Химия. 7 класс. Попель

§ 28. Реакции воды с оксидами

Материал параграфа поможет вам:

• узнать о некоторых химических свойствах воды;
• выяснить, что такое гидроксиды;
• научиться составлять формулы оснований и кислот.

Вода проявляет достаточную химическую активность. Она взаимодействует со многими веществами — простыми, сложными, в том числе и с оксидами.

• Какие соединения называют оксидами? Приведите примеры формул и химических названий нескольких оксидов.

Реакции воды с оксидами металлических элементов. При выполнении некоторых работ на стройке, приусадебном участке замешивают негашеную известь (кальций оксид СаО) с водой. При этом происходит химическая реакция и образуется гашеная известь (рис. 80). Соответствующее химическое уравнение¹:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂.

Рис. 80. Гашение извести

Химическое название продукта реакции — кальций гидроксид. Слово гидроксид является сокращением словосочетания гидрат оксида².

Гидроксиды — соединения металлических элементов с общей формулой M(OH)_n.

Буква М в приведенной формуле заменяет символ металлического элемента.

Вода взаимодействует также с оксидами Натрия, Бария, нескольких других металлических элементов первой и второй групп периодической системы с образованием соответствующих гидроксидов. В химических названиях этих соединений, как и в названиях оксидов, склоняется только второе слово: натрий гидроксида, барий гидроксидом.

¹ Формулу воды обычно записывают последней в каждой части химического уравнения.

² Слово гидрат происходит от греческого hydor — вода.

Это интересно

Технические названия натрий гидроксида NaOH — едкий натр, каустическая сода (от греческого kaustikos — едкий).

Реакция воды с оксидом является реакцией соединения.

Составим уравнение такой реакции с участием натрий оксида Na₂O. Чтобы вывести формулу ее продукта — натрий гидроксида, все атомы, имеющиеся в формулах реагентов, записываем в одну формулу, причем сначала — атомы металлического элемента (Натрия), а затем — Оксигена и Гидрогена:

Na₂O + Н₂О = [Na₂O₂H₂]¹.

Полученную формулу упрощаем, уменьшив индексы вдвое, а двойку записываем как коэффициент:

Na₂O + Н₂О = 2NaOH.

При составлении уравнения реакции воды с барий оксидом ВаО обнаружим, что одинаковые индексы в формуле гидроксида будут только возле атомов Оксигена и Гидрогена. Эти атомы поместим в скобки, за которыми запишем общий индекс:

Формулы гидроксидов можно вывести и без записи химических уравнений. Для этого используют значение валентности металлического элемента и группы атомов ОН, или гидроксильной группы. Вы знаете, что Натрий — одновалентный элемент. Гидроксильная группа является частью молекулы воды, в которой она соединена с одним атомом Гидрогена:

Следовательно, эта группа атомов также одновалентна. (Валентность — свойство не только атомов, но и групп соединенных атомов.) Отсюда формула натрий гидроксида — NaOH.

¹ Вспомогательные химические записи будем помещать в квадратные скобки.

• Выведите формулу магний гидроксида.

Гидроксиды Натрия, Калия, Кальция, Бария, многих других металлических элементов объединяют в большую группу соединений, общее название которых — основания.

Большинство оснований не растворяется в воде, а соответствующие оксиды с водой не взаимодействуют. Нерастворимые основания получают с помощью других реакций.

Для малорастворимых и растворимых в воде оснований используют общее название — щелочи. Среди этих соединений наибольшее практическое значение имеют гидроксиды Натрия, Калия и Кальция.

Реакции воды с оксидами неметаллических элементов. Известно, что углекислый газ растворим в воде. В растворенном состоянии он содержится в минеральной воде, газированных напитках. Незначительная часть углекислого газа вступает в химическую реакцию с водой:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃.

Соединение, которое образуется, придает жидкости кисловатый вкус. Его химическое название — карбонатная кислота; оно происходит от названия «кислотообразующего» элемента Карбона.

Вода реагирует почти со всеми оксидами неметаллических элементов (за исключением силиций(ІV) оксида SiO₂ и некоторых других). Продуктами таких реакций являются кислоты.

Формулу продукта реакции воды с оксидом неметаллического элемента можно составить, «собрав» вместе все атомы, имеющиеся в формулах реагентов. Первыми в формуле кислоты записывают атомы Гидрогена, а последними — атомы Оксигена:

Это интересно

В промышленности, технике используют старые названия кислот — угольная (Н₂CO₃), серная (H₂SO₄), азотная (HNO₃).

Рассмотрим, как взаимодействует вода с фосфор(V) оксидом. Во время этой реакции выделяется много теплоты, и часть воды быстро испаряется (рис. 81):

Рис. 81. Взаимодействие воды с фосфоp(V) оксидом

Образовавшаяся кислота также реагирует с водой:

Следовательно, при наличии избытка воды взаимодействие веществ происходит в соответствии с уравнением

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄.

Таким образом, оксиду Р₂О₅ отвечают две кислоты — НРО₃ и Н₃РО₄.

Зная химическую формулу кислоты, можно определить, какой оксид ей соответствует. Если молекула кислоты содержит два атома Гидрогена, из нее «вычитаем» молекулу воды:

При наличии в молекуле кислоты одного или трех атомов Гидрогена исходим из двух молекул соединения:

Это интересно

Оксиды СаО и Р₂О₅ активно реагируют с водой и поэтому используются для осушки газов.

Выводы

Вода вступает в реакции соединения с некоторыми оксидами металлических элементов и почти всеми оксидами неметаллических элементов.

Соединения металлических элементов с общей формулой М(ОН)_n называют гидроксидами. Большинство этих соединений относят к основаниям. Растворимые и малорастворимые в воде основания называют щелочами.

В результате реакций воды с оксидами неметаллических элементов образуются кислоты.

205. Какие соединения называют гидроксидами, основаниями, щелочами?

206. Допишите схемы реакций и составьте химические уравнения:

• а) Li₂O + Н₂O —> ...;
• SO₂ + Н₂O —> ...;
• б) SrO + Н₂О —> ...;
• l₂O₅ + Н₂O —> ... .

Укажите среди продуктов реакций основания и кислоты.

207. Какова формула оксида, если продуктом его реакции с водой является:

• а) магний гидроксид;
• б) калий гидроксид;
• в) селенатная кислота H₂SeO₄;
• г) перхлоратная кислота НСlO₄?

208. Найдите массовые доли Оксигена:

• а) в оксиде Р₂О₅;
• б) в кислоте Н₃РO₄.

209. Какую массу натрий гидроксида необходимо растворить в 3 л воды, чтобы приготовить раствор с массовой долей NaOH 0,2?

210. В 100 мл раствора нитратной кислоты с ее массовой долей 60 % (плотность этого раствора — 1,37 г/мл) добавили 200 мл воды. Рассчитайте массовую долю кислоты в полученном растворе.