Какие химические свойства проявляет вода

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

ЗАПОМНИТЕ!!!

Щелочные металлы – это I группа, А – главная подгруппа – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Щелочно-земельные металлы – это II группа, А – главная подгруппа (Be, Mg не относятся) – Ca, Sr, Ba, Ra

n I

Основания – это сложные вещества с общей формулой Ме(ОН)n

ОН – гидроксильная группа, с валентностью (I)

Щёлочи – это растворимые в воде основания (см. ТАБЛИЦУ РАСТВОРИМОСТИ)

I n

Кислоты – это сложные вещества с общей формулой Нn (КО)

(КО) – кислотный остаток

V-VII

Кислотный оксид – неМех Оу и Мех Оу

I, II

Основные оксиды – Мех Оу

I. Взаимодействие воды с металлами.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами, стоящими в периодической системе в I А и I I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий. В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

I I

2Li + 2 H2O = 2 Li OH + H2 (протекает реакция замещения)

HOH гидроксид

лития

I I I

Ba + 2 H2O = Ba (OH)2 + H2

2 Al + 6 H2O = 2 Al (OH)3 + 3 H2

гидроксид

алюминия

ОН – гидроксогруппа, она всегда одновалентна

ВЫВОД – активные металлы – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra + Al – реагируют так

Me + H2O = Me(OH)n + H2 (р. замещения)

основание

2) Взаимодействие с менее активными металлами, которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

I I I I

Fe + H2O = FeO + H2 (протекает реакция замещения)

оксид

железа

Ni + H2O = NiO + H2

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например +2, это означает, что валентность этого металла равна 2).

ВЫВОД – металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н2) – Be, Mg, Fe, Pb, Cr, Ni, Mn, Zn – реагируют так

Me + Н2О = Мех Оу + Н2 (р. замещения)

Оксид

металла

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H2O = нет реакции

I I. Взаимодействие с оксидами (основными и кислотными)

С водой взаимодействуют только такие оксиды, которые при взаимодействии с водой дают растворимый в воде продукт (кислоту или щелочь).

1). Взаимодействие с основными оксидами.

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в в I А и I I А группах, кроме Ве и Mg (оксид алюминия не реагирует, т.к. он амфотерный). Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется только щелочь.

I I I

Na2O + H2O = 2 NaOH BaO + H2O = Ba (OH)2 (протекает реакция соединения)

H2O + ОСНОВНЫЙ ОКСИД = Ме(ОН)m (р. соединения)

Щёлочь

Al2O3 + H2O = нет реакции

BeO + H2O = нет реакции

MgO + H2O = нет реакции

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой.

Кислотные оксиды реагируют с водой все. Исключение составляет только SiO2.

При этом образуются кислоты. Во всех кислотах на первом месте расположен водород, поэтому уравнение реакции записывают так:

SO3 + H2O = H2SO4 P2O5 + H2O = 2 HPO3

SO3 холодная

+ H2 O P2O5

H2SO4 + H2 O

H2P2O6

P2O5 + 3 H2O = 2 H3 PO4

Горячая

P2O5

+ H6 O3

H6 P2O8

Обратите внимание, что в зависимости от температуры воды при взаимодействии с Р2 О5 образуются разные продукты.

H2O + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД = Hn A (р. соединения)

Кислота

Внимание! SiO2 + H2O = нет реакции

IV Взаимодействие воды c неметаллами

Примеры: Cl2 + H2O = HCl + HClO

C + H2O = CO + H2

уголь угарный газ

Si + 2H2O = SiO2 + 2H2 .

Источник

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства воды определяются химическим, электронным и пространственным строением молекул Н2O.

Атомы Н и О в молекуле Н20 находятся в своих устойчивых степенях окисления, соответственно +1 и -2; поэтому вода не проявляет ярко выраженных окислительных или восстановительных свойств. Обратите внимание: в гидридах металлов водород находится в степени окисления -1.

Какие химические свойства проявляет вода

Молекула Н2O имеет угловое строение. Связи Н-O очень полярны. На атоме О существует избыточный отрицательный заряд, на атомах Н – избыточные положительные заряды. 8 целом молекула Н2O является полярной, т.е. диполем. Этим объясняется тот факт, что вода является хорошим растворителем для ионных и полярных веществ.

Какие химические свойства проявляет вода

Наличие избыточных зарядов на атомах Н и О, а также неподеленных электронных пар у атомов О обусловливает образование между молекулами воды водородных связей, вследствие чего они объединяются в ассоциаты. Существованием этих ассоциатов объясняются аномально высокие значения т. пл. и т. кип. воды.

Наряду с образованием водородных связей, результатом взаимного влияния молекул Н2O друг на друга является их самоионизация:
в одной молекуле происходит гетеролитический разрыв полярной связи О-Н, и освободившийся протон присоединяется к атому кислорода другой молекулы. Образующийся ион гидроксония Н3О+ по существу является гидратированным ионом водорода Н+ • Н2O, поэтому упрощенно уравнение самоионизации воды записывается так:

Н2O ↔ H+ + OH-

Константа диссоциации воды чрезвычайно мала:

Какие химические свойства проявляет вода

Это свидетельствует о том, что вода очень незначительно диссоциирует на ионы, и поэтому концентрация недиссоциированных молекул Н2O практически постоянна:

Какие химические свойства проявляет вода

В чистой воде [Н+] = [ОН-] = 10-7 моль/л. Это означает, что вода представляет собой очень слабый амфотерный электролит, не проявляющий в заметной степени ни кислотных, ни основных свойств.
Однако вода оказывает сильное ионизирующее действие на растворенные в ней электролиты. Под действием диполей воды полярные ковалентные связи в молекулах растворенных веществ превращаются в ионные, ионы гидратируются, связи между ними ослабляются, в результате чего происходит электролитическая диссоциация. Например:
HCl + Н2O – Н3O+ + Сl-

(сильный электролит)

(или без учета гидратации: HCl → Н+ + Сl-)

CH3COOH + H2O ↔ CH3COO- + H+ (слабый электролит)

(или CH3COOH ↔ CH3COO- + H+)

Согласно теории кислот и оснований Брёнстеда-Лоури, в этих процессах вода проявляет свойства основания (акцептор протонов). По той же теории в роли кислоты (донора протонов) вода выступает в реакциях, например, с аммиаком и аминами:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

CH3NH2 + H2O ↔ CH3NH3+ + OH-

Окислительно-восстановительные реакции с участием воды

Эти реакции возможны только с сильными восстановителями, которые способны восстановить ионы водорода, входящие в состав молекул воды, до свободного водорода.

1) Взаимодействие с металлами

а) При обычных условиях Н2О взаимодействует только со щел. и щел.-зем. металлами:

2Na + 2Н+2О = 2NaOH + H02↑

Ca + 2Н+2О = Ca(OH)2 + H02↑

б) При высокой температуре Н2О вступает в реакции и с некоторыми другими металлами, например:

Mg + 2Н+2О = Mg(OH)2 + H02↑

3Fe + 4Н+2О = Fe2O4 + 4H02↑

в) Al и Zn вытесняют Н2 из воды в присутствии щелочей:

2Al + 6Н+2О + 2NaOH = 2Na[Al(OH)4] + 3H02↑

2) Взаимодействие с неметаллами, имеющими низкую ЭО (реакции происходят в жестких условиях)

C + Н+2О = CO + H02↑ («водяной газ»)

2P + 6Н+2О = 2HPO3 + 5H02↑

В присутствии щелочей кремний вытесняет водород из воды:

Si + Н+2О + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H02↑

3) Взаимодействие с гидридами металлов

NaH + Н+2 O = NaOH + H02↑

CaH2 + 2Н+2О = Ca(OH)2 + 2H02↑

4) Взаимодействие с угарным газом и метаном

CO + Н+2O = CO2 + H02

2CH4 + O2 + 2Н+2 O = 2CO2 + 6H02

Реакции используются в промышленности для получения водорода.

ти реакции возможны только с очень сильными окислителями, которые способны окислить кислород СО С. О. -2, входящий в состав воды, до свободного кислорода O2 или до пероксид-анионов [O2]2-. В исключительном случае (в реакции с F2) образуется кислород со c o. +2.

1) Взаимодействие с фтором

2F2 + 2Н2O-2 = O02 + 4HF

или:

2F2 + Н2O-2 = O+2F2 + 2HF

2) Взаимодействие с атомарным кислородом

Н2O-2 + O• = Н2O-2

3) Взаимодействие с хлором

При высокой Т происходит обратимая реакция

2Cl2 + 2Н2O-2 = O02 + 4HCl

Под действием электрического тока или высокой температуры может происходить разложение воды на водород и кислород:

2Н+2O-2 = 2H02↑ + O02↑

Термическое разложение – процесс обратимый; степень термического разложения воды невелика.

I. Гидратация ионов. Ионы, образующиеся при диссоциации электролитов в водных растворах, присоединяют определенное число молекул воды и существуют в виде гидратированных ионов. Некоторые ионы образуют столь прочные связи с молекулами воды, что их гидраты могут существовать не только в растворе, но и в твердом состоянии. Этим объясняется образование кристаллогидратов типа CuSO4 • 5H2O, FeSO4• 7Н2O и др., а также аквакомплексов: [Cr(H2O)6]CI3, [Pt(H2O)4]Br4 и др.

Какие химические свойства проявляет вода

I. Гидролиз солей

Обратимый гидролиз:

а) по катиону соли

Fe3+ + Н2O = FeOH2+ + Н+; (кислая среда. рН

б) по аниону соли

СО32- + Н2O = НСО3- + ОН-; (щелочная среда. рН > 7)

в) по катиону и по аниону соли

NH4+ + СН3СОО- + Н2O = NH4OH + СН3СООН
(среда, близкая к нейтральной)

Необратимый гидролиз:

Al2S3 + 6Н2O = 2Аl(ОН)3↓ + 3H2S↑

II. Гидролиз карбидов металлов

Al4C3 + 12Н2O = 4Аl(ОН)3↓ + 3CH4↑
нетан

СаС2 + 2Н2O = Са(ОН)2 + С2Н2↑
ацетилен

III. Гидролиз силицидов, нитридов, фосфидов

Mg2Si + 4Н2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
силан

Ca3N2 + 6Н2O = ЗСа(ОН)2 + 2NH3↑ аммиак

Cu3P2 + 6Н2O = ЗСu(ОН)2 + 2РН3↑
фосфин

IV. Гидролиз галогенов

Cl2 + Н2O = HCl + HClO

Вr2 + Н2O = НВr + НВrО

V. Гидролиз органических соединений

Классы органических веществ	Продукты гидролиза (органические)
Галогеналканы (алкилгалогениды)	Спирты
Арилгалогениды	Фенолы
Дигалогеналканы	Альдегиды или кетоны
Алкоголяты металлов	Спирты
Галогенангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Ангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Сложные зфиры карбоновых кислот	Карбоновые кислоты и спирты
Жиры	Глицерин и высшие карбоновые кислоты
Ди- и полисахариды	Моносахариды
Пептиды и белки	α-Аминокислоты
Нуклеиновые кислоты	Азотсодержащие гетероциклы, пентозы (рибоза или дезоксирибоза)

Источник

В уроке 28 «Химические свойства воды» из курса «Химия для чайников» узнаем о взаимодействии воды с различными веществами.

При обычных условиях вода является достаточно активным веществом по отношению к другим веществам. Это означает, что со многими из них она вступает в химические реакции.

Взаимодействие с оксидами неметаллов

Если струю газообразного оксида углерода(IV) CO2 (углекислого газа) направить в воду, то часть его растворится в ней (рис. 109).

При этом в растворе протекает химическая реакция соединения, в результате которой образуется новое вещество — угольная кислота H2CO3:

На заметку: Собирая углекислый газ над водой, Дж. Пристли обнаружил, что часть газа растворяется в воде и придает ей приятный терпкий вкус. По сути дела, Пристли впервые получил напиток типа газированной, или содовой, воды.

Реакция соединения происходит также, если к воде прибавить твердый оксид фосфора(V) P2O5. При этом протекает химическая реакция с образованием фосфорной кислоты H3PO4 (рис. 110):

Испытаем растворы, полученные при взаимодействии CO2 и P2O5 с водой, индикатором метиловым оранжевым. Для этого прибавим по 1—2 капли раствора индикатора к полученным растворам. Цвет индикатора изменится с оранжевого на красный, что говорит о присутствии кислот в растворах. Значит, при взаимодействии CO2 и P2O5 с водой действительно образовались кислоты H2CO3 и H3PO4.

Оксиды, подобные CO2 и P2O5, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, относят к кислотным оксидам.

Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты.

Некоторые из кислотных оксидов и соответствующих им кислот приведены в таблице 11. Обратите внимание, что это оксиды элементов неметаллов. Как правило, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами.

Взаимодействие с оксидами металлов

С оксидами металлов вода реагирует иначе, чем с оксидами неметаллов.

Исследуем взаимодействие оксида кальция CaO с водой. Для этого поместим в стакан с водой небольшое количество CaO и тщательно перемешаем. При этом протекает химическая реакция:

в результате которой образуется новое вещество Ca(OH)2, относящееся к классу оснований. Таким же образом реагируют с водой оксиды лития, натрия. При этом также образуются основания, например:

Подробнее с основаниями вы познакомитесь в следующем уроке. Оксиды металлов, которым соответствуют основания, называют основными оксидами.

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания.

В таблице 12 приведены формулы некоторых основных оксидов и соответствующих им оснований. Заметьте, что, в отличие от кислотных оксидов, в состав основных оксидов входят атомы металлов. Большинство оксидов металлов — это основные оксиды.

Несмотря на то что каждому основному оксиду соответствует основание, не все основные оксиды взаимодействуют с водой, подобно CaO, образуя основания.

Взаимодействие с металлами

При обычных условиях активные металлы (K, Na, Ca, Ba и др.) бурно реагируют с водой:

В этих реакциях выделяется водород и образуются растворимые в воде основания.

Как химически активное вещество вода вступает в реакции со многими другими веществами, но об этом вы узнаете при дальнейшем изучении химии.

Краткие выводы урока:

Вода — химически активное вещество. Она вступает в реакции с кислотными и основными оксидами, активными металлами.
При взаимодействии воды с большинством кислотных оксидов образуются соответствующие кислоты.
Некоторые основные оксиды при реакции с водой образуют растворимые основания.
При обычных условиях вода реагирует с наиболее активными металлами. При этом образуются растворимые основания и водород.

Надеюсь урок 28 «Химические свойства воды» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник

Ключевые слова конспекта: вода, физические и химические свойства воды, водные растворы.

Физические свойства воды

Чистая вода — прозрачная жидкость, без цвета, вкуса и запаха, плотность 1 кг/л, температура кипения 100 °С при 1 атм, температура плавления 0°С. У воды высокая удельная теплоемкость — 4,12 кДж/кг К), поэтому она долго нагревается и медленно остывает. У воды большая теплота испарения. На испарение 1 г воды требуется 2,25 кДж теплоты.

Атомы Н и О в молекуле воды соединены полярными ковалентными связями. На атоме водорода в молекуле Н2О имеется небольшой положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — небольшой отрицательный δ-. Поскольку молекула воды имеет уголковое строение, она представляет собой двухполюсную частицу — диполь: . Между молекулами воды существует межмолекулярная водородная связь: Н2O ··· Н2O.

Химические свойства воды

Вода реагирует со многими металлами по типу реакций замещения.

С наиболее активными металлами — от Li по Аl в ряду активности металлов при комнатной температуре протекают реакции замещения одного атома Н в молекуле Н2O. С магнием реакция идет при нагревании, с алюминием — после снятия защитной оксидной пленки. В реакции образуются гидроксиды металлов — соединения, содержащие гидроксогруппу ОН, и водород:

2Li + 2Н2O = 2LiOH + Н2↑,
Са + 2Н2O = Са(ОН)2 + Н2↑.

Менее активные металлы — Zn, Mo, W, Fe — взаимодействуют с водой при высокой температуре (400-600 °С). В этих реакциях образуются оксиды металлов и водород:

Zn + Н2O = ZnO + Н2↑,
3Fe + 4Н2O = Fe3O4 + 4Н2↑

Вода реагирует с оксидами активных металлов (реакция гидратации). При этом получаются растворимые в воде гидроксиды металлов — щелочи:

Na2O + Н2O = 2NaOH,
СаО + Н2O = Са(ОН)2.

Вода соединяется с оксидами многих неметаллов. При этом получаются растворимые в воде гидроксиды неметаллов — кислоты:

СO2 + Н2O = Н2СO3,
SO3 + Н2O = H2SO4.

Гидролиз — это обратимая реакция обмена, например соли с водой. При этом происходит расщепление молекул воды на Н и ОН, которые входят в состав двух новых веществ:

К2СO3 + Н2O = КНСО3 + КОН,
РСl3 + ЗН2O = Н3РО3 + ЗНСl.

Вода в жизнедеятельности человека. Водные растворы

Вода — жизненная среда всех живых организмов. Человек живет на суше, но его организм на 65-70% состоит из воды. Все процессы в живой клетке осуществляются в водной среде. В сутки человеку необходимо 2 л питьевой воды. Кроме того, вода нужна, чтобы варить пищу, стирать белье, умываться. Большие количества пресной воды расходуются в промышленности и сельском хозяйстве (растворитель). Отметим, что соленая вода морей и океанов для этих целей непригодна. Доля пресной воды в общих запасах воды на Земле составляет менее 3% от всех водных ресурсов.

Вода — химический реагент. Соединяясь с оксидами активных металлов, вода образует щелочи, а в реакциях с оксидами неметаллов дает кислоты — два больших и важных в деятельности человека класса веществ. Один из способов синтеза этилового спирта (этанола) C2H5OH — реакция этилена С2Н4 с водой:

С2Н4 + Н2O = С2Н5ОН.

Жесткость воды — это свойства воды, обусловленные содержанием в ней ионов Са2+, Mg2+, Fe2+. Если концентрация этих ионов велика, то воду называют жесткой, если мала — мягкой. При стирке с мылом в жесткой воде образуются осадки, часть мыла уходит в осадок и ухудшается качество ткани. Такая вода непригодна для охлаждения в радиаторах автомобилей, в паровых котлах и стиральных машинах. При нагревании жесткой воды образуется накипь, которая забивает трубы и ускоряет изнашивание механизмов. Различают временную и постоянную жесткость воды.

Временная или карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Са(НСО3)2, магния Mg(HCO3)2 и железа Fe(HCO3)2. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка карбоната, и жесткость воды снижается:

Са(НСO3)2 = СаСО3↓ + СO2↓ + Н2O,
Fe(HCO3)2 = FeCO3↓ + CO2↓ + Н2O.

Другой способ устранения временной жесткости — действие известкового молока или соды:

Какие химические свойства проявляет вода

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней хлоридов, сульфатов и других растворимых солей кальция, магния и железа. Ее устраняют действием соды:

СаСl2 + Na2CO3 = СаСO3↓ + 2NaCl.

Водный раствор — разновидность раствора, в котором растворителем служит вода. Будучи превосходным растворителем, именно вода используется для приготовления большинства растворов в химии.

Вещества, которые плохо растворяются в воде, называют гидрофобными (‘боящимися воды’), а хорошо в ней растворяющиеся — гидрофильными (‘любящими воду’). Примером типичного гидрофильного соединения может служить хлорид натрия (поваренная соль).

Если вещество образует водный раствор, который хорошо проводит электрический ток, то он называется сильным электролитом; в противном случае — слабым.

Конспект урока по химии «Вода. Свойства воды. Водные растворы». Выберите дальнейшее действие:

Вернуться к Списку конспектов по химии
Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии

Источник