Хімія. 7 клас. Ярошенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 36. Взаємодія води з оксидами. Поняття про основи, кислоти. Індикатори

Вивчення параграфа допоможе вам:

наводити приклади формул кислот і основ;
складати рівняння реакцій води з деякими оксидами;
розпізнавати дослідним шляхом кислоти і луги

Вода вступає в хімічні реакції з багатьма речовинами. Розглянемо, як вона взаємодіє з оксидами та які продукти реакцій при цьому утворюються.

ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З КАЛЬЦІЙ ОКСИДОМ. Кілька шматочків кальцій оксиду СаО (цю речовину називають також негашене вапно) помістимо в порцелянову чашку і будемо обережно невеликими порціями доливати до неї воду. Відбувається бурхлива реакція. Вона супроводжується виділенням теплоти, і вміст чашки розігрівається настільки, що частина води кипить і випаровується. Шматочки оксиду перетворюються на порошок нової речовини — кальцій гідроксиду Са(ОН)₂, або гашеного вапна (мал. 109).

Мал. 109. Взаємодія води з кальцій оксидом

Суть цієї хімічної реакції відображає рівняння:

При читанні Са(ОН)₂ вимовляють «кальцій-о-аш-двічі».

До якого типу належить ця реакція?

Подібно до кальцій оксиду калій оксид К₂O утворює з водою калій гідроксид КОН, барій оксид ВаО — барій гідроксид Ва(ОН)₂.

З’ясуємо, що спільного у формулах цих поки що нових для вас продуктів реакцій. По-перше, починаються вони символом металічного елемента. По-друге, у кожній формулі записана група атомів ОН. Зверніть увагу, що їх кількість дорівнює валентності металічного елемента. Якщо груп не одна, а більше, їх записують у круглих дужках, після яких пишеться індекс (на загальній формулі він позначений n):

Поверніться до наведених вище речовин, що відповідають цій загальній формулі, зверніть увагу, що назва кожної з них складається із двох слів — назви металічного елемента і слова «гідроксид».

Гідроксидів досить багато, проте безпосередньою взаємодією оксидів з водою утворюються далеко не всі:

К₂О + Н₂О = 2КOН, але FeO + H₂O ≠

До простих чи складних речовин належать основи?

ПОНЯТТЯ ПРО ІНДИКАТОРИ. Невелику кількість кальцій гідроксиду внесемо в стакан, додамо трохи води й перемішаємо. Кальцій гідроксид належить до малорозчинних речовин, тому не розчиняється повністю. Профільтруємо утворену суміш, а отриманий прозорий розчин використаємо для випробування індикаторами.

Відновіть у пам’яті

Що у хімії називають індикатором?

Пригадайте приклади індикаторів

Випробуємо одержаний фільтрат індикаторами метиловим оранжевим і фенолфталеїном, а також універсальним індикаторним папірцем. Фенолфталеїн стає малиновим (мал. 110, а), метиловий оранжевий змінює забарвлення на жовте (мал. 110, б), індикаторний папірець (мал. 110, в) синіє.

Мал. 110. Колір індикаторів у розчинах основ (лугів)

Подібним чином змінюються кольори розглянутих індикаторів у розчині будь-якого лугу. Ви переконаєтесь у цьому, виконуючи лабораторний дослід 6.

ВЗАЄМОДІЯ ФОСФОР(V) ОКСИДУ З ВОДОЮ, ДІЯ ВОДНОГО РОЗЧИНУ ДОБУТОЇ РЕЧОВИНИ НА ІНДИКАТОРИ. Білий порошок речовини фосфор(V) оксиду Р₂О₅ помістимо в пробірку, додамо гарячої води й перемішаємо. Вміст пробірки стає однорідним і безбарвним. Відбувається хімічна реакція з утворенням нової речовини. Суть реакції відображає рівняння:

3Η₂Ο + Ρ₂Ο₅ = 2Η₃PО₄ортофосфатна кислота.

До якого типу належить ця реакція?

Щоб переконатися, що утворилася нова речовина, а не однорідна суміш, випробуємо розчин індикаторами.

Нанесемо його краплю на смужку універсального індикаторного паперу. Смужка червоніє. Решту розчину розподілимо на дві пробірки. До першої додамо кілька крапель фенолфталеїну. Колір індикатора не змінюється. До другої додамо метилового оранжевого — він набуває червоного кольору.

З рівняння бачимо, що утворена речовина має відмінний від основ склад і назву. І справді, у розглянутому прикладі формула продукту взаємодії фосфор(V) оксиду з водою починається не з металічного елемента, а з Гідрогену. Другою записана група атомів РО₄. У сульфатної кислоти H₂SO₄ формула складається з двох атомів Гідрогену та групи атомів SO₄. Все, що у розглянутих формулах речовин записано після Гідрогену, зветься кислотним залишком. Речовини, подібні за складом і властивостями до ортофосфатної та сульфурної кислот, мають загальну назву кислоти.

• У разі взаємодії води з оксидами неметалічних елементів утворюються кислоти. Їх молекули складаються з одного чи кількох атомів Гідрогену й одного кислотного залишку.

Існують інші оксиди неметалічних елементів, які реагують із водою з утворенням кислот. Наприклад:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ сульфатна кислота;

H₂O + CO₂= Н₂СО₃карбонатна кислота.

Як бачимо, у складі карбонатної кислоти є кислотний залишок СО₃, він — двовалентний.

Ця реакція відбувається при насиченні вуглекислим газом мінеральної води, газованих солодких напоїв, а утворена кислота надає їм кислуватого присмаку.

Існують і винятки, наприклад:

SiO₂ + Н₂О ≠

Силіцій(ІV) оксид SiO₂ ви знаєте як основну складову частину річкового піску. Існує силікатна кислота H₂SiO₃, але добувають її іншим способом, а не шляхом взаємодії оксиду з водою.

Розглянуті у параграфі реакції взаємодії води з оксидами металічних і неметалічних елементів показали, що їх продуктами є або основи, або кислоти. Вони мають загальну назву гідрати оксидів. Таким чином, кальцій гідроксид Са(ОН)₂ є гідратом кальцій оксиду СаО, а ортофосфатна кислота Н₃РО₄ — гідратом фосфор(V) оксиду Р₂О₅.

Виявити наявність гідратів оксидів у розчині допомагають індикатори.

• Індикатори — речовини, які під дією лугів і кислот змінюють свій колір. До індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий.

Узагальнені відомості про зміну забарвлення індикаторів залежно від середовища наведено в таблиці 9.

Таблиця 9

Забарвлення індикаторів у різних середовищах

У домашніх умовах можна обійтись і без наведених у параграфі індикаторів, а скористатися соком квіток, плодів, коренеплодів. Забарвлення їм надають різноманітні речовини-барвники. Вони здатні змінювати свій колір за наявності кислоти чи лугу. Наприклад, сік вишні чи смородини в лужному середовищі посиніє, а в кислому набуде рожево-червоного кольору.

Скарбничка ерудита

Кислоти поширені у природі. Саме вони надають кислого смаку деяким овочам і фруктам, слугують рослинам і тваринам захистком від ворогів. Мурашина кислота відома кожному, кого жалила кропива або кусали мурашки.

Людина використовує кислоти доволі часто. Вона додає їх у страви (оцтова, лимонна, щавлева кислоти), виготовляє ліки (ацетилсаліцилова), користується засобами видалення іржі, забруднень із поверхонь ванн, раковин. Сульфатна кислота H₂SO₄ застосовується в акумуляторах автомобілів

До складу шлункового соку входить хлоридна кислота НСl. Вона сприяє перетравленню їжі у шлунку людини. У цієї кислоти кислотний залишок складається з атома одного хімічного елемента. Сульфатна кислота Н₂S теж має кислотний залишок, утворений атомом лише Сульфуру. Кислоти подібного складу добувають розчиненням у воді газоподібного продукту взаємодії водню з відповідним неметалом:

Н₂+ Сl₂= 2НСl

ДОСЛІДЖУЄМО НА УРОЦІ ТА ВДОМА

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД 6

ВИПРОБУВАННЯ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ КИСЛОТ І ЛУГІВ ІНДИКАТОРАМИ

Речовини та обладнання: пробірки, штатив для пробірок, вода, натрій гідроксид, етанова кислота, індикатори.

Завдання 1. Користуючись індикаторами, перевірте, як змінюються їх кольори у воді, водних розчинах кислоти і лугу. Для цього налийте в першу пробірку 1 мл води, у другу — 1 мл розчину етанової кислоти, у третю — 1 мл розчину лугу натрій гідроксиду. По черзі випробуйте їх індикаторами.

Що спостерігаєте? Запишіть зміни забарвлення індикаторів у зошит.

Результати виконання досліду оформіть у вигляді таблиці, зазначивши, якого кольору набувають індикатори у кожному досліді.

Речовина	Індикатор
Речовина	Фенолфталеїн	Метилоранж	Лакмус	Індикаторний папір
Вода
Етанова кислота
Натрій гідроксид