Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

§ 30. Реакції води з оксидами. Основи, кислоти

Матеріал параграфа допоможе вам:

• дізнатися про деякі хімічні властивості води;
• з'ясувати, що таке гідроксиди;
• складати формули основ і кислот.

Вода виявляє достатню хімічну активність. Вона взаємодіє з багатьма речовинами — і простими, і складними, серед яких є й оксиди.

• Які сполуки називають оксидами? Наведіть формули і хімічні назви кількох оксидів.

Реакції води з оксидами металічних елементів. Під час деяких робіт на будівництві, присадибній ділянці замішують негашене вапно (кальцій оксид СаО) з водою. При цьому відбувається хімічна реакція й утворюється гашене вапно (мал. 87). Відповідне хімічне рівняння¹:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂.

¹ Формулу води зазвичай записують останньою в лівій/правій частині хімічного рівняння.

Мал. 87. Гасіння вапна

Хімічна назва продукту реакції — кальцій гідроксид. Слово «гідроксид» є скороченням словосполучення «гідрат оксиду»².

² Слово «гідрат» походить від грецького hydor — вода.

Гідроксиди — сполуки металічних елементів із загальною формулою M(OH)_n.

Літера М у наведеній формулі замінює символ металічного елемента.

Вода взаємодіє також з оксидами Натрію, Барію, кількох інших металічних елементів першої та другої груп періодичної системи з утворенням відповідних гідроксидів.У хімічних назвах цих сполук, як і назвах оксидів, відмінюється лише друге слово: натрій гідроксиду, барій гідроксидом.

Реакція води з оксидом є реакцією сполучення.

Складемо рівняння такої реакції за участю натрій оксиду Na₂O. Щоб вивести формулу її продукту — натрій гідроксиду, «збираємо» всі атоми, наявні у формулах реагентів, і записуємо їх в одну формулу, причому спочатку — атоми металічного елемента (Натрію), потім — Оксигену і Гідрогену¹:

Na₂O + H₂O = [Na₂O₂H₂].

¹ Допоміжні хімічні записи поміщатимемо у квадратні дужки.

Отриману формулу спрощуємо, зменшивши індекси вдвічі, а двійку записуємо як коефіцієнт:

Цікаво знати

Технічна назва натрій гідроксиду NaOH — їдкий натр.

При складанні рівняння реакції води з барій оксидом BaO виявимо, що однакові індекси у формулі гідроксиду будуть лише біля атомів Оксигену і Гідрогену. Ці атоми помістимо в дужки, за якими запишемо спільний індекс:

Формули гідроксидів можна вивести й без запису хімічних рівнянь. Для цього використовують значення валентності металічного елемента і групи атомів ОН, або гідроксильної групи. Ви знаєте, що Натрій — одновалентний елемент. Гідроксильна група є складником молекули води, у якій вона сполучена з одним атомом Гідрогену:

Отже, ця група атомів також одновалентна. (Валентність — властивість не лише атомів, а й груп сполучених атомів.) Звідси формула натрій гідроксиду — NaOH.

• Виведіть формулу магній гідроксиду.

Гідроксиди Натрію, Кальцію, Барію, багатьох інших металічних елементів об'єднують у велику групу сполук, загальна назва яких — основи.

Більшість основ не розчиняється у воді, а відповідні оксиди з водою не взаємодіють. Нерозчинні основи добувають, здійснюючи інші реакції.

Цікаво знати

Невелика кількість лугу утворюється при контакті мила з водою (між речовинами відбувається хімічна реакція).

Для малорозчинних і розчинних у воді основ використовують спільну назву — луги. Серед цих сполук найбільшого практичного значення набули гідроксиди Натрію, Калію і Кальцію.

Реакції води з оксидами неметалічних елементів. Відомо, що вуглекислий газ здатний розчинятися у воді. У розчиненому стані він міститься в мінеральній воді, газованих напоях. Незначна частина вуглекислого газу вступає в хімічну реакцію з водою:

CO₂ + H₂O = H₂CO₃.

Сполука, що утворюється при цьому, надає рідині кислуватого смаку. Її хімічна назва — карбонатна кислота; вона походить від назви «кислототворного» елемента Карбону.

Вода реагує майже з усіма оксидами неметалічних елементів¹. Продуктами цих реакцій є кислоти.

¹ Один із винятків — оксид SiO₂.

Формулу продукту реакції води з оксидом неметалічного елемента можна скласти, «зібравши» разом усі атоми, наявні у формулах реагентів. Першими у формулі кислоти записують атоми Гідрогену, а останніми — атоми Оксигену:

Цікаво знати

У промисловості, техніці кислоту H₂SO₄ називають сірчаною, кислоту HNO₃ — азотною, а кислоту H₃PO₄ — фосфорною.

Взаємодія води із фосфор(V) оксидом відбувається з виділенням значної кількості теплоти (мал. 88) і залежить від умов:

Мал. 88. Реакція води із фосфор(V) оксидом

Отже, оксиду P₂O₅ відповідають дві кислоти — НРО₃ і Н₃РО₄.

Установити, який оксид відповідає певній кислоті, досить просто. Якщо молекула кислоти містить два атоми Гідрогену, із неї «вилучаємо» молекулу води:

H₂SO₃ - H₂O => SO₂.

У разі наявності в молекулі кислоти одного або трьох атомів Гідрогену виходимо із двох молекул сполуки:

2H₃PO₄ - 3H₂O => P₂O₅.

ВИСНОВКИ

Вода вступає в реакції сполучення з деякими оксидами металічних елементів і майже всіма оксидами неметалічних елементів.

Під час реакцій води з оксидами металічних елементів утворюються розчинні або малорозчинні основи; їх називають лугами.

Сполуки металічних елементів із загальною формулою M(OH)_n називають гідроксидами.

Продуктами реакцій води з оксидами неметалічних елементів є кислоти.

222. Які сполуки називають гідроксидами, основами, лугами?

223. Що спільного у складі кислот, згаданих у параграфі?

224. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:

а) Li₂O + H₂O → ...;

SO₂+ H₂O → ...;

б) SrO + H₂O → ...;

І₂О₅ + H₂O → ... .

Укажіть серед продуктів реакцій основи та кислоти.

225. Яка формула оксиду, якщо продуктом його реакції з водою є:

• а) магній гідроксид;
• б) калій гідроксид;
• в) селенатна кислота H₂SeO₄;
• г) перхлоратна кислота HClO₄?

226. Іноді говорять про валентність кислотного залишку — частини молекули кислоти без атомів Гідрогену. Напишіть формули нітратної, сульфатної та ортофосфатної кислот і вкажіть над кожним кислотним залишком значення його валентності.

227. Знайдіть масові частки Оксигену:

• а) в оксиді P₂O₅;
• б) у кислоті Н₃РО₄.

228. Яку масу натрій гідроксиду потрібно розчинити в 3 л води, щоб виготовити розчин із масовою часткою NaOH 0,2?

229. До 100 мл розчину нітратної кислоти з її масовою часткою 60 % (густина цього розчину — 1,37 г/мл) додали 200 мл води. Обчисліть масову частку кислоти в добутому розчині.