Хімія. Повторне видання. 8 клас. Ярошенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 31. Взаємодія оксидів з водою, дія на індикатори утворених продуктів реакції

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

пояснити, які речовини утворюються внаслідок взаємодії оксидів з водою;
складати формули оксидів відповідних кислот та основ;
розпізнавати луги й кислоти в розчині за допомогою індикаторів;
безпечно працювати з речовинами й лабораторним посудом;
узагальнювати результати хімічного експерименту.

На початку навчального року ви пригадали таку властивість води, як взаємодія з оксидами. Оскільки вона стосується оксидів, то, вивчаючи цю тему, є сенс повернутися до неї ще раз.

ВЗАЄМОДІЯ ФОСФОР(V) ОКСИДУ З ВОДОЮ. Проведемо демонстраційний дослід.

Дослід 1. Розчинимо в гарячій воді фосфор(V) оксид Р₂О₅ (тверда речовина білого кольору). Розчин, що утворився, помістимо у дві пробірки. До першої пробірки додамо кілька крапель індикатора лакмусу; до другої — індикатора метилового оранжевого (мал. 44).

Мал. 44. Ілюстрація досліду 1

Пригадайте назви індикаторів та зміну кольору індикаторів у розчинах кислот і лугів.

Спостерігатимемо, як в обох пробірках розчини набули рожевого кольору. Результати спостереження свідчать про наявність у пробірках розчину кислоти.

Звідки вона з’явилася, якщо в колбу до оксиду доливали воду? Висновок один — кислота утворилася з фосфор(V) оксиду та води. І це справді так. Частина долитої води вступила у взаємодію з фосфор(V) оксидом, й утворилась ортофосфатна кислота.

Води було додано з надлишком, тож інша її частина розчинила в собі утворену кислоту, розчин якої ми й випробували індикатором.

Чимало оксидів неметалічних елементів, а також оксиди деяких металічних елементів з високим значенням валентності (V, VI, VII), подібно до фосфор(V) оксиду, сполучаються з водою та утворюють кислоти.

З відомих вам оксидів неметалічних елементів не реагує з водою силіцій(ІV) оксид SiO₂ — основна складова частина річкового піску.

Ви вже знаєте, що Сульфур входить до складу двох оксигеновмісних кислот — сульфітної H₂SO₃ і сульфатної H₂SO₄. Які оксиди взаємодіють з водою та утворюють ці кислоти? Відповідь допоможуть знайти два правила:

1. Валентність кислототвірного елемента в кислоті й у відповідному їй оксиді однакова.

2. Щоб визначити валентність кислототвірного елемента за формулою оксигеновмісної кислоти, необхідно від суми одиниць валентності Оксигену відняти суму одиниць валентності Гідрогену.

Скористаємося цими правилами й визначимо валентність Сульфуру в сульфітній і сульфатній кислотах.

Обчислення показали, що Сульфур у сульфітній кислоті чотиривалентний, а в сульфатній — шестивалентний.

Отже, сульфітна кислота утворюється із сульфур(ІV) оксиду за рівнянням:

а сульфатна — із сульфур(VІ) оксиду за рівнянням:

Попрацюйте групами

1. Скориставшись поданими правилами, визначте валентність Мангану в перманганатній кислоті НМnО₄, Карбону — у карбонатній. За встановленою валентністю запишіть формули оксидів, що відповідають цим кислотам.

2. Складіть рівняння реакцій добування перманганатної та карбонатної кислот взаємодією встановлених вами оксидів з водою.

ПРОДУКТИ ВЗАЄМОДІЇ ОКСИДІВ З ВОДОЮ. У п’яти розглянутих у цьому параграфі прикладах (враховуючи вашу роботу у групах) продуктами реакцій є кислоти.

Зверніть увагу! Вони утворились із оксидів неметалічних елементів Фосфору, Сульфуру, Карбону та металічного елемента Мангану з високою валентністю.

Чимало металічних елементів виявляють невисоку валентність — I, II. Які речовини будуть продуктами взаємодії їхніх оксидів з водою. З’ясуємо це, провівши демонстраційний дослід з кальцій оксидом СаО.

ВЗАЄМОДІЯ КАЛЬЦІЙ ОКСИДУ з ВОДОЮ.

Дослід 2. У порцелянову чашку помістимо невелику кількість кальцій оксиду (негашеного вапна) та обережно доллємо води (мал. 45).

Мал. 45. Взаємодія кальцій оксиду з водою

Спостерігається «закипання» утвореної суміші. Воно спричинене тим, що негашене вапно активно реагує з водою і реакція супроводжується сильним розігріванням. Після закінчення цієї реакції вміст порцелянової чашки розчинимо в надлишку води й утворену неоднорідну суміш профільтруємо. Надалі працюватимемо з прозорим фільтратом, який розділимо на три пробірки.

У першу пробірку додамо кілька крапель лакмусу і спостерігатимемо, як розчин відразу набуває синього забарвлення. Зміна кольору використаного індикатора свідчить про наявність у розчині лугу.

Розглянемо рівняння хімічної реакції між кальцій оксидом та водою і з’ясуємо формулу лугу.

Проведений дослід свідчить про те, що одні оксиди реагують з водою з утворенням кислоти, інші — з утворенням основи.

ДІЯ ІНДИКАТОРІВ НА РОЗЧИНИ ОСНОВ (ЛУГИ). Формулюємо гіпотезу (передбачення), що лакмус можна використовувати як індикатор для виявлення не лише кальцій гідроксиду, а й інших лугів. З метою перевірки гіпотези проведемо дослід.

Дослід 3. Наллємо в пробірку 1-2 мл розчину натрій гідроксиду NaOH та додамо до нього кілька крапель розчину лакмусу (мал. 46). Результат підтверджує наше передбачення: розчин набув однакового з розчином кальцій гідроксиду синього забарвлення.

Мал. 46. Ілюстрація досліду 3

Дослід 4. До другої пробірки з розчином кальцій гідроксиду додамо кілька крапель розчину метилового оранжевого (метилоранжу). Спостерігаємо, як розчин стає жовтим (мал. 47).

Дослід 5. Додамо кілька крапель розчину метилового оранжевого до розчину натрій гідроксиду чи розчину якоїсь іншої розчинної у воді основи. Отримаємо результат, однаковий з дослідом 4.

Мал. 47. Ілюстрація досліду 4

Є ще одна речовина, дуже чутлива до наявності в розчині основ, — це фенолфталеїн. Пригадайте, розчин цієї речовини у воді безбарвний. Проведемо дослід.

Дослід 6. У третю пробірку з розчином кальцій гідроксиду додамо кілька крапель розчину фенолфталеїну — розчин відразу набуває яскраво-малинового кольору (мал. 48).

Дослід 7. Додамо кілька крапель фенолфталеїну до розчину натрій гідроксиду чи якоїсь іншої розчинної у воді основи. Спостерігаємо однаковий результат з дослідом 6.

Мал. 48. Ілюстрація досліду 6

У розчинах основ (лугів) лакмус змінює своє забарвлення на синє, фенолфталеїн набуває яскравого малинового забарвлення, а метиловий оранжевий — жовтого.

Лугів не так і багато. До них належать гідроксиди металічних елементів, розташованих у періодичній системі в першій групі головній підгрупі (групі А) та другій групі головній підгрупі (групі А), окрім Берилію Вe і Магнію Mg.

Попрацюйте групами

1. Запишіть формули та назви не менше п’яти лугів.

2. Як водні розчини цих речовин будуть діяти на індикатори?

3. Запишіть приклади формул оксидів і кислот, що їм відповідають.

Продовжимо досліджувати взаємодію оксидів з водою.

Дослід 8. Помістимо в хімічний стакан трохи купрум(ІІ) оксиду, доллємо до нього води, ретельно розмішаємо, після чого профільтруємо. До прозорого фільтрату додамо кілька крапель розчину фенолфталеїну. Появи малинового забарвлення не сталося.

Аналогічний результат матимемо й у випадку з ферум(IIІ) оксидом. Це доводить, що не всі основи можна одержати взаємодією відповідного оксиду з водою. Їх одержують іншим способом.

Хімія — це життя: сторінка природослідника

Домашній експеримент

Завдання 1. Перевірте дію лимонного соку, оцту, розчину харчової соди, мильного розчину на сік буряка або червоноголової капусти.

Результати занотуйте й обговоріть з однокласниками й однокласницями причину спостережуваних змін у забарвленні соку.

Стисло про основне

• Оксиди лужних металічних елементів (мають валентність І) взаємодіють з водою й утворюють розчинні основи, або луги. Така сама взаємодія з водою відбувається в кальцій оксиду СаО, стронцій оксиду SrO, барій оксиду ВаО (валентність металічного елемента II).

• Інші оксиди металічних елементів з невисокою валентністю (І і II) з водою не взаємодіють, проте відповідні їм нерозчинні у воді основи існують, наприклад, СuО і Сu(ОН)₂, Fe₂O₃ і Fe(OH)₃.

• Більшість оксидів неметалічних елементів взаємодіють з водою, утворюючи кислоти.

• Валентність кислототвірного елемента в кислоті та відповідному оксиді — однакова.

• Кислоти та луги в розчині можна виявити за допомогою індикаторів. Лакмус і метиловий оранжевий є індикаторами кислот; фенолфталеїн, лакмус і метиловий оранжевий — лугів.

Сторінка ерудита

Перший індикатор виготовили з природної сировини. Сталося це так. Якось англійському вченому Роберту Бойлю (1627-1691) знадобилася посудина, в якій він тримав водну настоянку лакмусового лишайника. Він звільнив посудину від настоянки, налив у неї хлоридної кислоти й помітив, що безбарвний до цього розчин став червоним. Потім він додав кілька крапель настоянки до розчину натрій гідроксиду. Цього разу розчин став синім. Так було відкрито й уперше використано індикатор, який назвали лакмусом. Згодом настоянкою почали просочувати папірці, а потім їх висушували та використовували в хімічних лабораторіях.

Знаємо, розуміємо

1. Назвіть хімічні елементи, оксиди яких взаємодіють з водою з утворенням основ. Наведіть приклади.

2. Які основи дістали назву лугів?

3. Назвіть хімічні елементи, оксиди яких взаємодіють з водою з утворенням кислот. Наведіть приклади.

4. Укажіть речовини, які можна виявити в розчині за допомогою фенолфталеїну.

А хлоридна кислота

Б натрій хлорид

В натрій гідроксид

Застосовуємо

100. Увідповідніть формули оксидів і формули гідроксидів.

Формули оксидів		Формули гідроксидів
1	СuО	А	СuОН
2	Сu₂О	Б	Сu(ОН)₂
3	СrО	В	Н₂СrО₄
4	СrО₃	Г	Сr(ОН)₂
		Д	Сr(ОН)₃

101. Зазначте якомога більше характеристик для переліку формул:

Na₂O, К₂О, СаО, ВаО.

Укажіть зайву формулу в кожному переліку:

a) SiO₂, SO₂, SO₃;
б) К₂О, СаО, Fe₂O₃.

Аргументуйте свій вибір.

103. Складіть рівняння можливих хімічних реакцій за напівсхемами.

а) К₂О + Н₂О →
б) ВаО + Н₂О →
в) SiO₂ + Н₂О →
г) FeO + H₂O →

104. Є три пробірки без етикеток, наповнені на третину зовні однаковими рідинами. Проте відомо, що в одній міститься вода, в іншій — розчин кислоти, а ще в іншій — розчин основи. Як за допомогою дослідів розпізнати ці речовини?

105. Учні дискутували з приводу продуктів реакції натрій оксиду з водою і карбон(ІV) оксиду з водою. Думки розділились. Одна група відстоювала думку, що продукти обох реакцій належать до одного класу неорганічних сполук, а тому їхні розчини діятимуть однаково на лакмус і метиловий оранжевий. Друга група не погоджувалась. Що ви скажете з цього приводу? Свою відповідь аргументуйте та підтвердьте записом рівнянь хімічних реакцій.

106. Обчисліть масу кальцій гідроксиду кількістю речовини 2 моль.

107. Обчисліть кількість речовини та кількість молекул у порції сульфатної кислоти масою 4,9 г.

108. У якій речовині — сульфатній кислоті чи кальцій гідроксиді — масова частка Оксигену більша?