Какие из перечисленных гидроксидов проявляют амфотерные свойства

6.3. 
Амфотерные гидроксиды, их свойства

Амфотерные гидроксиды – электролиты,
образующие при диссоциации одновременно катионы Н+и анионы ОН–:

X+ + OH– ⇌ ХOH = HXO ⇌ H++ XO–.

Амфотерные гидроксиды в кислой среде ведут
себя как основания, а в щелочной – как кислоты.

K амфотерным гидроксидам относятся Be(OH)2,
Zn(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2, Al(OH)3,
Fe(OH)3,
Cr(OH)3 и некоторые
другие, им соответствуют амфотерные оксиды. Практически все они нерастворимы в
воде, являются слабыми электролитами и диссоциируют ступенчато.

Химические свойства
амфотерных гидроксидов

Например:

2Al(OH)3 + Na2O  2NaAlO2 + 3H2O↑.

Некоторые
амфотерные гидроксиды (Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2)
реагируют с кислотным оксидом СО2 с образованием осадков
основных солей и воды. Например:

2Be(OH)2 +
CO2 = (BeOH)2CO3 +
H2O.

Например:

Zn(OH)2 +
2KOH (тв.)  K2ZnO2 + 2H2O↑,

Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4].

Например:

Al(OH)3 +
3HCl = AlCl3 + 3H2O.

Все
амфотерные гидроксиды (как и большинство оснований) разлагаются при нагревании
на оксид и воду. Например:

2Al(OH)3  Al2O3 +
3H2O.

В связи с
этим нужно учитывать, что фактически в процессе сплавления их со щелочами и
оксидами участвует не сам амфотерный гидроксид, а соответствующий ему оксид.

УПРАЖНЕНИЯ

1) СО2 и
HCl 2) Н2 и NaOH 3) NО
и NaNO3 4) H2SO4 и NaOH

 Решение:  Гидроксид хрома –
амфотерный гидроксид. Амфотерные гидроксиды реагируют с кислотами и щелочами, с
кислотыми и основными оксидами. Поэтому нам подходит вариант 4 –серная кислота
и гидроксид натрия (щелочь):

2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O

Cr(OH)3 + NaOH
= Na[Cr(OH)4]

Ответ: 4

________________________________________________________________

1) нит­ра­том на­трия и нит­ра­том се­реб­ра

2) гид­рок­си­дом алю­ми­ния и нит­ра­том се­реб­ра

3) гид­рок­си­дом цинка и ок­си­дом меди(I)

4) хло­ри­дом бария и ок­си­дом фос­фо­ра(V)

Решение: 

Гид­рок­сид калия это ще­лочь. она вза­и­мо­дей­ству­ет
с кис­ло­та­ми,кис­лот­ны­ми ок­си­да­ми, ам­фо­тер­ны­ми ок­си­да­ми и гид­рок­си­да­ми,рас­тво­ра­ми
солей при усло­вии, если есть при­знак не­об­ра­ти­мо­сти ре­ак­ции (оса­док,
газ, сла­бый элек­тро­лит). Дан­но­му усло­вию со­от­вет­ству­ет набор ве­ществ
в ва­ри­ан­те 2 — ам­фо­тер­ный гид­рок­сид и соль.

________________________________________________________________

1. 4Al + 3O2  = 2Al2O3

2. Al2O3 + Na2O  2NaAlO2

3. NaAlO2 + HCl + H2O = NaCl + Al(OH)3

4. 2Al(OH)3  Al2O3 +3H2O

________________________________________________________________

1. AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3 |

2. Al(OH)3 + NaOH = Na[ Al(OH)4 ]

3. Na[ Al(OH)4 ]+ 4HCl = NaCl + AlCl3 + 4H2O

________________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО
РЕШЕНИЯ

Cr(OH)3 +
6HCl = ?

Cr(OH)3 +
NaOH = ?

а)
ZnCl2 + KOH(избыток) → осадок → растворение осадка;

б)
Cr(NO3)2 +
NaOH(избыток) → осадок
→ растворение осадка.

     3.
Закончи уравнения реакций:

 4. В предложенных рядах исключи (вычеркни) одну лишнюю
формулу – такую, которая не образует с остальными однородную группу. Объясни
свой выбор.

а)
HClO4, H2SO3, HNO3, H3PO4;
б) KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3;

в)
HBr, HCl, HF; г) Mg(OH)2, Ca(OH)2, Zn(OH)2,
Ba(OH)2;

д) H2CO3,
H2SO3, HNO3; е) ZnO, BeO, MgO.

5.  Составь уравнения реакций, соответствующие схемам:

1) Zn  Na2→ZnO2 → ZnSO4 → Zn(OH)2 → ZnO;

2) Al2O3 → X → Al(OH)3 → Y → AlCl3;

6.  Предложи cпособ разделения смеси KOH,
Mg(OH)2, Fe(OH)3. Напиши уравнения реакций.

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………

7.
Осуществите следующие превращения:

Al2O3 → Al → Al2O3 → NaAlO2 → AlCl3

8. Из порошкообразной смеси, содержащей
Na2CO3, Fe,  Al и
BaSO4, выделите химическим путем все соединения в чистом виде.
Напишите уравнения реакций и последовательность их проведения (опишите
технологию всей работы).

9. Напишите схему диссоциации
гидроксида хрома (III), а также молекулярное и ионное уравнения реакций
растворения его в:

а) азотной кислоте;

б) растворе гидроксида натрия.

10. Заполни таблицу по химическим свойствам амфотерных гидроксидов
(укажи продукты реакций). Напиши уравнения реакций на примере Zn(OH)2.

Оглавление

1. Основания, амфотерные гидроксиды
2. Свойства щелочей гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов
3. Амфотерные гидроксиды
4. Химические свойства амфотерных соединений
5. Получение гидроксидов
6. Кислоты
7. Номенклатура кислот
8. Получение кислот
9. Химические свойства кислот
10. Шпаргалки
11. Задания для самопроверки

Основания, амфотерные гидроксиды

Основания — это сложные вещества, состоя­щие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Общая формула Me+y(OH)y, где у — число гидроксогрупп, равное степени окисления металла Me. В таблице представлена классификация осно­ваний.

Классификация оснований

Свойства щелочей гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов

1. Водные растворы щелочей мылкие на ощупь, изменяют окраску индикаторов: лакмуса — в синий цвет, фенолфталеина — в малиновый.

2. Водные растворы диссоциируют:

3. Взаимодействуют с кислотами, вступая в реак­цию обмена:

Многокислотные основания могут давать сред­ние и основные соли:

4. Взаимодействуют с кислотными оксидами, об­разуя средние и кислые соли в зависимости от основности кислоты, соответствующей этому оксиду:

5. Взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами:

а) сплавление:

б) в растворах:

6. Взаимодействуют с растворимыми в воде соля­ми, если образуется осадок или газ:

Нерастворимые основания (Cr(OH)2, Mn(OH)2 и др.) взаимодействуют с кислотами и разлага­ются при нагревании:

Химические свойства оснований

Амфотерные гидроксиды

Амфотерными называют соединения, которые в зависимости от условий могут быть как доно­рами катионов водорода и проявлять кислотные свойства, так и их акцепторами, т. е. проявлять основные свойства.

Химические свойства амфотерных соединений

1. Взаимодействуя с сильными кислотами, они об­наруживают основные свойства:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

2. Взаимодействуя со щелочами — сильными ос­нованиями, они обнаруживают кислотные свой­ства:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4](комплексная соль)

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4](комплексная соль)

Комплексными называют соединения, в кото­рых хотя бы одна ковалентная связь образовалась по донорно-акцепторному механизму.

Химические свойства амфотерных гидрооксидов

Получение гидроксидов

Общий метод получения оснований бази­руется на реакциях обмена, с помощью которых могут быть полу­чены как нерастворимые, так и растворимые основания.

CuSО4 + 2КОН = Cu(OH)2↓ + K2SО4

К2СО3 + Ва(ОН)2 = 2 КОН + BaCO3↓

При получении этим методом растворимых оснований в осадок выпадает нерастворимая соль.

При получении нерастворимых в воде оснований, обладающих ам­фотерными свойствами, следует избегать избытка щелочи, так как может произойти растворение амфотерного основания, например:

АlСl3 + 4КОН = К[Аl(ОН)4] + 3КСl

В подобных случаях для получения гидроксидов используют гид­роксид аммония, в котором амфотерные гидроксиды не растворяются:

АlСl3 + 3NH3 + ЗН2О = Аl(ОН)3↓ + 3NH4Cl

Гидроксиды серебра и ртути настолько легко разлагаются, что при попытке их получения обменной реакцией вместо гидроксидов выпадают оксиды:

2AgNО3 + 2КОН = Ag2О↓ + Н2О + 2KNO3

В промышленности щелочи обычно получают электролизом вод­ных растворов хлоридов.

2NaCl + 2Н2О → ϟ → 2NaOH + H2↑ + Cl2 ↑

Щелочи можно также получить взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой.

2Li + 2Н2О = 2LiOH + Н2

SrO + Н2О = Sr(OH)2

Получение гидроксидов

Кислоты

Кислотами называются сложные вещества, мо­лекулы которых состоят из атомов водорода, спо­собных замещаться на атомы металла, и кислот­ных остатков. При обычных условиях кислоты могут быть тверды­ми (фосфорная H3PO4; крем­ниевая H2SiO3) и жидкими (в чистом виде жидкостью будет серная кислота H2SO4).

Классификация кислот

Такие газы, как хлороводород HCl, бромоводо­род HBr, сероводород H2S, в водных растворах об­разуют соответствующие кислоты. Числом ионов водорода, образуемых каждой молекулой кислоты при диссоциации, определяет­ся заряд кислотного остатка (аниона) и основность кислоты.

Согласно протолитической теории кислот и оснований, предло­женной одновременно датским химиком Брёнстедом и английским химиком Лоури, кислотой называют вещество, отщепляющее при данной реакции протоны, а основанием — вещество, способное при­нимать протоны.

кислота → основание + Н+

На основе таких представлений понятны основные свойства ам­миака, который благодаря наличию неподеленной электронной пары при атоме азота эффективно принимает протон при взаимо­действии с кислотами, образуя ион аммония посредством донорно­акцепторной связи.

HNO3 + NH3 ⇆ NH4+ + NO3—

кислота      основание      кислота      основание

Более общее определение кислот и оснований предложил амери­канский химик Г. Льюис. Он предположил, что кислотно-основные взаимодействия совсем не обязательно происходят с переносом про тона. В определении кислот и оснований по Льюису основная роль в химических реакциях отводится электронным парам.

Катионы, анионы или нейтральные молекулы, способные принять одну или несколько пар электронов, называют кислотами Льюиса.

Так, например, фторид алюминия AlF3 — это кислота, так как он способен принимать электронную пару при взаимодействии с аммиаком.

AlF3 + :NH3 ⇆ [AlF3]:[NH3]

Катионы, анионы или нейтральные молекулы, способные отда­вать электронные пары, называют основаниями Льюиса (аммиак — основание).

Определение Льюиса охватывает все кислотно-основные про­цессы, которые рассматривались ранее предложенными теориями. В таблице сопоставлены определения кислот и оснований, ис­пользуемые в настоящее время.

Номенклатура кислот

Поскольку существуют разные определения кислот, их классификация и номенклатура до­вольно условны.

По числу атомов водорода, способных к отщеплению в водном растворе, кислоты делят на одноосновные (например, HF, HNO2), двухосновные (H2CO3, H2SO4) и трехосновные (Н3РO4).

По составу кислоты делят на бескислородные (НСl, H2S) и кисло­родсодержащие (НСlO4, HNO3).

Обычно названия кислородсодержащих кислот производятся от названия неметалла с прибавлением окончаний -кая, -вая, если сте­пень окисления неметалла равна номеру группы. По мере понижения степени окисления суффиксы меняются (в порядке уменьшения сте­пени окисления металла): -оватая, истая, -оватистая:

Если рассмотреть полярность связи водород-неметалл в пределах периода, легко можно связать полярность этой связи с положени­ем элемента в Периодической системе. От атомов металлов, легко теряющих валентные электроны, атомы водорода принимают эти электроны, образуя устойчивую двухэлектронную оболочку типа оболочки атома гелия, и дают ионные гидриды металлов.

В водородных соединениях элементов III—IV групп Периодиче­ской системы бора, алюминия, углерода, кремния образуют кова­лентные, слабополярные связи с атомами водорода, не склонные к диссоциации. Для элементов V-VII групп Периодической системы в пределах периода полярность связи неметалл-водород увеличи­вается с зарядом атома, но распределение зарядов в возникающем диполе иное, чем в водородных соединениях элементов, склонных отдавать электроны. Атомы неметаллов, у которых для завершения электронной оболочки необходимо несколько электронов, оттяги­вают к себе (поляризуют) пару электронов связи тем сильнее, чем больше заряд ядра. Поэтому в рядах СН4 — NH3 — Н2O — HF или SiH4 — PH3 — H2S — НСl связи с атомами водорода, оставаясь кова­лентными, приобретают более полярный характер, а атом водорода в диполе связи элемент-водород становится более электроположи­тельным. Если полярные молекулы оказываются в полярном рас­творителе, может происходить процесс электролитической диссо­циации.

Обсудим поведение кислородсодержащих кислот в водных рас­творах. У этих кислот имеется связь Н-О-Э и, естественно, на по­лярность связи Н-О влияет связь О-Э. Поэтому эти кислоты диссо­циируют, как правило, легче, чем вода.

H2SO3 + H2O ⇆ HзO+ + HSO3

HNO3 + H2O ⇆ HзO+ + NO3

На нескольких примерах рассмотрим свойства кислородсодержа­щих кислот, образованных элементами, которые способны прояв­лять разную степень окисления. Известно, что хлорноватистая кис­лота НСlO очень слабая, хлористая кислота НСlO2 также слабая, но сильнее хлорноватистой, хлорноватая кислота НСlO3сильная. Хлор­ная кислота НСlO4 — одна из самых сильных неорганических кислот.

Структурные формулы кислородсодержащих кислот хлора:

Структурные формулы кислородсодержащих кислот хлора

Для диссоциации по кислотному типу (с отщеплением иона Н) необходим разрыв связи О-Н. Как можно объяснить уменьшение прочности этой связи в ряду НСlO — НСlO2 — НСlO3 — НСClO4? В этом ряду увеличивается число атомов кислорода, связанных с цен­тральным атомом хлора. Каждый раз, когда образуется новая связь кислорода с хлором, от атома хлора, а следовательно, и от одинар­ной связи О-Cl оттягивается электронная плотность. В результате электронная плотность частично уходит и от связи О-Н, которая из- за этого ослабляется.

Такая закономерность — усиление кислотных свойств с возрас танием степени окисления центрального атома — характерна не только для хлора, но и для других элементов. Например, азотная кис­лота HNO3, в которой степень окисления азота +5, более сильная, чем азотистая кислота HNO2 (степень окисления азота +3); серная кислота H2SO4 (S+6) более сильная, чем сернистая кислота H2SO3 (S+4).

Получение кислот

1. Бескислородные кислоты могут быть полу­чены при непосредственном соединении неметаллов с водородом.

Н2 + Сl2 → 2НСl,

H2 + S ⇆ H2S

2. Некоторые кислородсодержащие кислоты могут быть получе­ны взаимодействием кислотных оксидов с водой.

3. Как бескислородные, так и кислородсодержащие кислоты мож­но получить по реакциям обмена между солями и другими кислотами.

BaBr2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2НВr

CuSO4 + H2S = H2SO4 + CuS↓

FeS + H2SO4(paзб) = H2S↑+FeSO4

NaCl(T) + H2SO4(конц) = HCl↑ + NaHSO4

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

CaCO3 + 2HBr = CaBr2 + CO2↑ + H2O

4. Некоторые кислоты могут быть получены с помощью окислительно-восстановительных реакций.

Н2O2 + SO2 = H2SO4

3Р + 5HNO3 + 2Н2O = ЗН3РO4 + 5NO2

Химические свойства кислот

Кислый вкус, действие на индикаторы, элек­трическая проводимость, взаимодействие с метал­лами, основными и амфотерными оксидами, осно­ваниями и солями, образование сложных эфиров со спиртами — эти свойства являются общими для неорганических и органических кислот.

Химические свойства кислот можно разделить на два типа ре­акций:

1) общие для кислот реакции связаны с образованием в водных рас­творах иона гидроксония Н3O+;

2) специфические (т. е. характерные) реакции конкретных кислот.

Ион водорода может вступать в окислителъно-восстановительные реакции, восстанавливаясь до водорода, а также в реакции соединения с отрицательно заряженными или нейтральными ча­стицами, имеющими неподеленные пары электронов, т. е. в кис­лотно-основные реакции.

К общим свойствам кислот относятся реакции кислот с металла­ми, стоящими в ряду напряжений до водорода, например:

Zn + 2Н+ = Zn2+ + Н2

К кислотно-основным реакциям относятся реакции с основными оксидами и основаниями, а также со средними, основными, а ино­гда и кислыми солями.

[Cu(OH)]2CO3 + 4HBr = 2CuBr2 + CO2↑ + 3Н2O

Mg(HCO3)2 + 2НСl = MgCl2 + 2СO2↑ + 2Н2O

2KHSO3 + H2SO4 = K2SO4 + 2SO2↑ + 2H2O

Заметим, что многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, причем на каждой следующей ступени диссоциация проходит труд­нее, поэтому при избытке кислоты чаще всего образуются кислые соли, а не средние.

Са3(РO4)2 + 4Н3РO4 = 3Са(Н2РO4)2

Na2S + Н3РО4 = Na2HPO4 + H2S↑

NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + Н2O

КОН + H2S = KHS + Н2O

На первый взгляд, может показаться удивительным образование кислых солей одноосновной фтороводородной (плавиковой) кислотой. Однако этот факт можно объяснить. В отличие от всех других галогеноводород­ных кислот плавиковая кислота в растворах частично полимеризована (благ?