От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов примеры
ОКСИДЫ
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из какого-нибудь элемента и кислорода со степенью окисления -2.
Например: K2O, CaO, Fe2O3, СО2, Р2О5, SO3, Cl2O7, OsO4. Оксиды образуют все химические элементы, кроме Не, Ne, Ar. Химическая связь между кислородом и другим элементом бывает ионной и ковалентной. По химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие. К последним относятся, например, N2O, NO, NO2, SiO, SO.
Солеобразующие оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные.
О с н о в н ы е о к с и д ы. Оксиды, гидраты которых являются основаниями, называют основными оксидами. Например, Na2O, CuO являются основными оксидами, так каким соответствуют основания NaOH, Cu(OH)2. Как правило, основными оксидами могут быть оксиды металлов со степенью окисления +1, +2. Химическая связь здесь ионная.
Оксиды щелочных (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) и щелочно-земельных металлов (Са, Sr, Ba, Ra), взаимодействуя с водой, дают основания. Например:
К2О + Н2О = 2КОН
ВаО + H2O = Ва(ОН)2
Остальные основные оксиды с водой практически не взаимодействуют. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами и дают соль и воду:
Fе2О3 + 3Н2SО4 = Fе2(SО4)3 + 3Н2О
Fе2О3 + 6H+ = 2Fе3+ + 3Н2О
Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами и дают соли:
FeO + SiO2= FeSiО3 (t)
К и с л о т н ы е о к с и д ы. Оксиды, гидраты которых являются кислотами, называют кислотными. К кислотным относятся оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления +4,+5, +6, +7. Например, N2O3, P2O5, СrО3, Mn2O7, CO2, V2O5, SO3, Сl2O7 – кислотные оксиды, так каким соответствуют кислоты HNO2, Н3РО4, H2CrО4, НМnО4 и т. д. (химическая связь здесь ковалентная и ионная). Большинство кислотных оксидов взаимодействует с водой и образует кислоты. Например:
SO3 + H2O = H2SO4
Мn2O7+ H2O = 2HMnO4
SiO2 + H2O ≠
Кислотные оксиды реагируют с основаниями (щелочами) и дают соль и воду:
N2O5 + Ca(OH)2 = Са(NО3)2 + H2O
N2O5 + 2OH‾ = 2NО3‾ + H2O
А м ф о т е р н ы е о к с и д ы. Оксиды металлов со степенью окисления +3, +4 и иногда +2,которые в зависимости от среды проявляют основные или кислотные свойства, т. е. реагируют с кислотами и основаниями, называют амфотерными. Им соответствуют гидраты, кислоты и основания. Например:
Zn(OH)2 ← ZnO → H2ZnO2
-H2O
Аl(ОН)3 ← Аl2О3 → Н3АlО3 → HalO2
Амфотерные оксиды реагируют с кислотами и основаниями:
Аl2Оз + 3Н2SO4 = Аl2 (SO4)з + 3H2O
Аl2Оз + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O
Аl2Оз + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Аl2Оз + 2OН‾ + 3H2O = 2[Аl(ОН)4]‾
При сплавлении А12Оз со щелочами образуются метаалюминаты:
сплавление
Аl2Оз + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
метаалюминат
натрия
Аl2Оз + 2OН‾ = 2Аl O2‾ + H2O
Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются.
ГИДРОКСИДЫ
Химические соединения с общей формулой R(OH)n называют гидроксидами, где R – атом или группа атомов с положительным зарядом.
В зависимости от типа электролитической диссоциации гидроксиды делятся на три группы: основания, кислоты и амфотерные гидроксиды. Например:
Ba(OH)2 ↔ Ва2+ + 2ОН‾ основание
H2SO4 ↔ 2H+ + SO22‾ кислота
Рb(ОН)2
осадок
↕
Рb2+ + 2ОН‾ ↔ Pb(ОН)2 ↔2H+ + РbО22‾ амфотерный гидроксид
раствор
ОСНОВАНИЯ
По международной номенклатуре, соединения, содержащие гидроксогруппу, называют гидроксидами. Если металл имеет переменную степень окисления, то после названия гидроксида в скобках указывается его с. о. Основания – электролиты, которые при электролитической диссоциации образуют отрицательные гидроксид-ионы.
Например, CuOH – гидроксид меди (I), Cu(OH)2 – гидроксид меди (II).
Основания делятся на растворимые и нерастворимые в воде.
Растворимые в воде основания называют щелочами. Щелочи образуют щелочные и щелочноземельные металлы. Щелочи реагируют с растворами солей:
Рb(NОз)2 + 2NaOH = 2NaNOз + Pb(OH)2↓
Рb2+ + 2ОН‾ = Pb(OH)2
Щелочи могут взаимодействовать с некоторыми простыми веществами:
Si + 2NaOH + Н2О = Na2 SiОз + 2Н2
Si + 2ОН‾ + Н2О = SiOз2‾ + 2Н2
2Аl + 2NaOH + бН2О = 2Na[Al(OH)4] + ЗН2
тетрагидроксоалюминат
натрия
2Аl + 2ОН‾ + бН2О = 2[Аl(ОН) 4]‾ + ЗН2
Растворимые и нерастворимые в воде гидроксиды могут реагировать с кислотами:
2Fе(ОН)з + 3H2SО4 = Fe2(SО4)з + 6Н2О
Fе(ОН)з + 3H+ = Fe3+ + 3Н2О
Нерастворимые в воде основания термически разлагаются:
2Fе(ОН)з = (t) Fе2Оз + 3Н2О
КИСЛОТЫ
Источник
Тип урока: урок систематизации и развития
знаний, умений и навыков.
Цели урока: систематизация знаний учащихся
по характеру оксидов и гидроксидов металлов,
формирование знаний и умений по определению
характера оксида в зависимости от степени
окисления металла, его положения в ПСХЭ и радиуса
атома и иона.
Девиз урока: “Зажечь, увлечь и повести”.
Задачи урока:
Обучающие:
- восстановить в памяти понятия об оксидах,
обобщить и систематизировать знания учащихся о
классификации оксидов; - сформировать знания о закономерности изменения
свойств оксидов и гидроксидов металлов
зависимости от степени окисления (СО) и положения
металла в ПСХЭ.
Развивающие:
- развитие образовательных компетенций:
- учебно-познавательных: развить умение
применять теоретические знания; умение обобщать
факты, строить аналогии и делать выводы; - коммуникативных: развитие умения отвечать на
поставленный вопрос; организовывать и
анализировать собственную деятельность; - развивать способность учащихся к химическому
прогнозированию;
Воспитательные:
- воспитывать сознательное отношение к учебному
труду, развивать чувство ответственности за
полученные знания и интерес к знаниям; - закрепить навыки безопасного обращения с
реактивами; - продолжать развитие культуры общения, умения
высказывать свои взгляды и суждения;
| Планируемые образовательные результаты | ||||
| Предметные | Метапредметные | Личностные | ||
| Регулятивные | Познавательные | Коммуникативные | ||
| Знать: понятие оксид, классификацию оксидов. Уметь: | Постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимся, и того, что еще неизвестно. Выбор, принятие и сохранение учебной цели и задачи. Составление | Сравнение, обобщение, конкретизация, анализ; самостоятельное информационного поиска, в том числе с Умение структурировать знания; умение | Умение формулировать собственное мнение и позицию. Осознанное построение Восприятие выступлений учащихся. Участие в обсуждении содержания материала. Взаимоконтроль, взаимопроверка. Планирование учебного сотрудничества с | Рефлексия собственной деятельности. Действие смыслообразования, т. е. установление учащимися связи между целью учебной деятельности и ее мотивом. |
Оборудование:
- мультимедийный проектор, компьютер, экран;
- презентация “Оксиды и гидроксиды металлов ”;
- набор реактивов для эксперимента.
Ход урока
1. Организационный момент.
Здравствуйте, ребята.
2. Слово учителя беседа
Учитель: Вы не так давно стали
рассматривать металлы. Назовите мне наиболее
широко используемые человечеством металлы
Предполагаемый ответ: железо, медь, алюминий,
цинк.
Учитель: Как вы думаете, в каком виде
человек добывает эти металлы.
Предполагаемый ответ: в виде горных породи
минералов, руд.
Учитель: на слайде представлены
химические формулы некоторых руд
- Fe в виде железной руды ( 2Fe2O3 +3H2O);
- Al в виде боксита (Al2O3 * nH2O);
- Cu в виде медной руды (Cu2O, CuO, CuCO3 * Cu(OH)2)
- Что объединяет эти формулы?
Предполагаемый ответ: Оксиды.
Учитель: Тогда Вы сможете
сформулировать тему нашего сегодняшнего урока.
Предполагаемый ответ: Оксиды металлов.
3. Изучение нового материала
Учитель: Если мы говорим об оксидах, то
не следует забывать и о гидроксидах. Запишите у
себя в рабочих листах тему урока оксиды и
гидроксиды металлов. Цель урока определение
характера оксида и гидроксида металла в
зависимости от его положения в ПСХЭ, степени
окисления металла, от радиуса его атома и иона.
Дайте определение оксидов?
Ответ:
Учитель: Какова классификация
оксидов?
Ответ: солеобразующие и несолеобразующие.
Учитель: В свою очередь
солеобразующие бывают?
Ответ: кислотные, основные и амфотерные.
Учитель: Раскроем эти понятия.
Ответы:
Учитель: здесь сказать что
большинство кислотных оксидов при растворении в
воде образуют кислоты.
Учитель: Где в ПС находятся металлы?
Ответ: если провести диагональ от водорода до
астата, то по низ диагонали металлы поверх
неметаллы.
Учитель: уточнить только для
элементов главных подгрупп, и все d – элементы
также являются металлами. Все оксиды металлов
солеобразующие. Однако одни проявляют основной
характер, другие кислотный, ну третьи амфотерный.
От чего это же зависит, от положения металла в ПС.
Следует знать следующее металлы IA и IIA главных
групп проявляющие СО +1 +2 образуют только
основные оксиды. Подробно остановимся на них.
Назовите их?
Ответ: называют эти металлы
Учитель: Какова закономерность
изменения радиуса атома в группе сверху вниз?
Ответ: увеличивается
Учитель: В рабочих листах запишем
формулы оксидов этих металлов, определим Степень
Окисления металла, и запишем формулы
соответствующих гидроксидов.
Объяснение учителя… и первый вывод:
При движение в подгруппе сверху вниз радиус
атома и иона увеличивается СО не меняется
основной характер оксидов усиливается и
оснований тоже, т.е. каждое последующее основание
более сильное, чем предыдущее. Обратить внимание
на бериллий?
Эксперимент: ОПЫТ №1 доказательства
основного характера оксида кальция (Инструкции
на столах, проговорить о технике безопасности)
Учащиеся проводят опыт: реакцию взаимодействия
оксида кальция с водой и проявляют характер
среды полученного вещества. Обязательно сказать
что оксид кальция это негашеная известь и мы
провели реакцию гашения извести.
Уравнение реакции записывают в рабочих листах.
Игра-тренинг
Цель: оживление и разрядка,
непринужденное запоминание формул, названий
- Кислота – руку правую поднять
- Основание – руку левую поднять
- Соль – хлопок
- А оксид руки в бок:
HCl, CaO, NaOH, BaSO4, Al(OH)3,KHS, H2SiO3,
P2O5
Учитель: Теперь рассмотрим изменение
характера оксидов и гидроксидов металлов на
примере элементов 3 периода. Например: натрий,
магний алюминий. Как изменяется радиус атомов в
периоде?
Ответ: уменьшается.
Учитель: Запишем в рабочих листах
формулы соответствующих гидроксидов. Учащиеся
записывают. Определим Степень Окисления
металлов.
Объяснение учителя и вывод При движении в
периоде слева направо радиус атома и иона
уменьшается, степень окисления элемента
увеличивается характер оксида меняется от
основного к кислотному, значит оксид натрия и
магния основной , а оксид алюминия амфотерный.
Чем больше Степень Окисления тем меньше радиус
иона.
Эксперимент: ОПЫТ №2
доказательство амфотерного характера
гидроксида алюминия согласно инструкции. Не
забываем о технике безопасности при работе с
кислотами и щелочами. Уравнения реакций
записываем в рабочих листах.
Объяснение характера оксидов переходных
элементов на примере хрома:
CrO, Cr2O3, CrO3 .
Вывод для переходных элементов с увеличением
Степень Окисления радиус иона уменьшается и
характер оксидов меняется от основного к
кислотному.
Обязательно сказать, что амфотерные оксиды
реагируют как с кислотами и со щелочами, и что
оксид железа это есть амфотерный оксид.
Сделать все три вывода и сказать, что данные
выводы помогут при решении заданий ЕГЭ под
номером 8, 9, 10, 11.
| амфотерный | кислотный | основной | |
| K2O | 3 | 9 | 2 |
| Al2O3 | 7 | 6 | |
| CrO3 | 4 | 1 | 8 |
| CaO | 7 | 3 | 5 |
Определите правильное число и у Вас получится
четырехзначное число (2015)
Задача необычного содержания:
Толя и Коля получали гидроксид хрома (III) из
хлорида хрома (Ш).
Коля налил в пробирку раствор гидроксида калия
и добавил раствор хлорида хрома (Ш) и очень
удивился, увидев прозрачный раствор без малейших
признаков осадка.
Толя поступил иначе. Он налил в пробирку
раствор соли и добавлял по каплям раствор щелочи.
И хотя Коля убеждал его, что всё равно ничего не
получится (ведь от перемены мест слагаемых сумма
не меняется), в пробирке появился осадок
гидроксида хрома (Ш).
Пришла Оля и добавила в пробирку Коли соляную
кислоту, в пробирке появился такой же осадок, как
и у Толи. Тут уж удивились и Коля, и Толя ведь
кислота с собственной солью не может
образовывать осадок. Пришлось Оле объяснять
друзьям, в чем тут дело. А чтобы было понятно, она
написала уравнения реакций. Попробуйте и Вы
написать уравнения проведенных реакций.
К раствору гидроксида калия прилили раствор
хлорида хрома (Ш) – ничего не получилось
_________________________________________________
К этому раствору приливает Оля немного соляной
кислоты – выпадает осадок
_________________________________________________________
К раствору хлорида хрома(Ш) приливают раствор
гидроксида калия – выпадает осадок
__________________________________________________
Почему в данном случае от перемены мест
слагаемых сумма изменилась..
Написать в рабочих листах уравнения
проведенных реакций. Ребята вашему вниманию
представляется образец задания 37: Давайте
попробуем сформулировать это задание так как бы
оно звучало в ЕГЭ как задание №37.
Если останется время дать самостоятельную
работу из 5 тестовых заданий ЕГЭ по данной
тематике
Подведение итогов урока.
- Оценивается деятельность учащихся на уроке;
- Выставляются отметки.
Домашнее задание в учебнике на стр. 223-224 есть
цепочки превращения их осуществить и
сформулировать как задание ЕГЭ №37.
Рефлексия: На слайде представлены три
рисунка это домик Лермонтова в Пятигорске, это
песочный пляж и море, а также раковина
покрывшаяся ржавчиной, как это можно связать с
темой сегодняшнего урока.
Домик Лермонтова побелен известью, а это
взаимодействие основного оксида с водой и
получение основания, что мы и сегодня
проделывали опыт №1.
Песок это кислотный оксид, оксид кремния,
который с водой не взаимодействует и не образует
кислоту, что дает нам возможность купаться в море
не боясь получить ожог от кислоты.
И ржавчина это амфотерный оксид железа (Ш), что
можно удалить обыкновенной кислотой или
уксусной или лимонной, или пищевой содой. И на
последнем рисунке это вода почему она, потому что
вода это оксид, не относящийся и к перечисленным
классам, это нейтральное вещество по отношению к
которому рассматривают всё выше сказанное.
Урок окончен до свидание.
Источник
Тема: Оксиды и гидроксиды металлов
Обучающая цель: обобщить и систематизировать материал о важнейших оксидах и гидроксидах металлов.
Развивающая цель:развитие внимания, мышления, логики, умения анализировать и делать выводы.
Воспитательная цель: воспитывать интерес к химии.
Принципы обучения: научность, связь теории с практикой, доступность, индивидуальный подход к учащемуся, активизация учебного процесса.
Методыопрос, рассказ, беседа.
Тип урока: Изучение нового материала
Средства обучения: доска, таблицы.
Ход урока
І. Организация работы группы (оглашение темы, цели, плана работы на уроке, заполнение журнала).
ІІ. Проверка домашнего задания.
Опрос по предыдущей теме.
ІІІ. Актуализация опорных знаний.
Тест
Вариант II
1. Металлический элемент:
a) S; б) Ва; в) Al.
1. Переходный элемент:
a) Zn; б) Р; в) Na.
2. Металл, способный вытеснить водород:
из воды:
а) Сu; б) Li; в) Рb.
из раствора кислоты:
а) Са; б) Ag; в) Hg.
3. Из раствора соли сульфата меди (II)
медь могут вытеснить:
медь не вытесняют:
a) Zn; б) Са; в) Fe; г) Na; д) Ag.
4. Растворится ли образец смеси металлов
Al, Мn, Сu в растворе:
a) HCl; б) КОН.
Fe, Ag, Zn в растворе:
a) H2SO4; б) КОН.
Составить уравнения реакций.
Ответы на вопросы теста
Вариант II
1) «б»;
2) «б»;
3) «а», «в»;
4) а) в НСl;
1) «а»;
2) «а»;
3) «б», «г», «д»;
4) a)
ІV. Изучение нового материала.
1. Оксиды, образованные металлами, особенности их свойств в зависимости от С.О. элемента и радиуса иона; изменение свойств оксидов элементов в периодах и в группах, главных подгруппах.
2. Гидроксиды, образованные оксидами металлов; изменение характера гидроксида в зависимости от С.О. элемента и радиуса его иона.
3. Характер оксидов и гидроксидов, образованных металлами побочных подгрупп. ПСХЭ длиннопериодная и укороченная.
Все металлы образуют солеобразующие оксиды. Однако одни оксиды проявляют свойства основных оксидов, а другие проявляют кислотно-основные, то есть амфотерные свойства. От чего это зависит? Следует знать следующее — металл, проявляющий С.О. +1, +2 образует оксиды основного характера, т. к. это типичные металлы, которые расположены в I и II группах, главных подгруппах.
Пример: 1 группа, главная подгруппа представлена элементами Li, Na, К, Rb, Cs, Fe. К концу группы главной подгруппы у элементов возрастает атомный радиус. При отдаче электрона с внешнего уровня образуются катионы. С.О. у всех элементов к концу группы не изменяется, а вот характер оксидов — основной, будет усиливаться,
Усиливается основной характер
Возрастает радиус нового элемента
Если рассмотреть изменение свойств оксидов элементов по периоду на примере элементов III периода, то следует отметить, что в атомах этих элементов количество энергетических уровней одинаково, однако изменяется С.О. К концу периода она возрастает, что вызывает уменьшение радиуса иона. Вследствие чего характер оксида изменяется от основного через амфотерный к кислотному.
С.О. возрастает
Радиус иона уменьшается, характер оксида изменяется от основного к амфотерному
Оксидам металлов соответствуют гидроксиды. Если С.О. металлов +1, +2, +3, +4, то они образуют оксиды: и гидроксиды:
Характер гидроксида зависит также от С.О. элемента и радиуса иона. Чем больше С.О., тем меньше радиус иона, характер гидроксида в большей степени кислотно-основной, то есть проявляет амфотерность:
в периодах:
Пример: III период.
Гидроксиды:
Ослабление свойства основания, усиление кислотного свойства
Возрастает С.О.: уменьшается радиус иона; щелочь, основание, амфотерное основание.
в группах, главных подгруппах:
Пример: I группа, главная подгруппа.
С.О. не изменяется
Возрастает радиус иона, усиливаются свойства гидроксидов как оснований
Переходные элементы, расположенные в малых периодах — это Ве (II период), Аl (IIIпериод), образуют оксиды BeO, Аl2O3 и гидроксиды Ве(ОН)2 и Аl(ОН)3 — проявляющие амфотерные кислотно-основные свойства. Что это означает?
Эксперимент
Al(OH)3: а) получение, б) кислотно-основные свойства.
Основные свойства: взаимодействие с кислотами, оксидами и гидроксидами.
Кислотные свойства: взаимодействие с щелочами и оксидов, и гидроксидов.
и если раствор щелочи, то образуется комплекс
Итак, с увеличением С.О. металла происходит уменьшение радиуса иона металла, свойства оксидов и гидроксидов металлов изменяются от основного к кислотно-основному, а далее проявляют кислотный характер.
У элементов побочных подгрупп изменение С.О. можно рассмотреть на примере одного металла.
Пример: металл хром может проявлять С.О. +2, +3, +6.
— основной оксид, гидроксид Сr(ОН)2 — основание;
— амфотерный оксид, гидроксид Сr(ОН)3 — амфотерное основание;
— кислотный оксид, гидроксид Н2СrO4, Н2Сr2O7 — кислота.
Нам известно, что С.О. максимальная определяется по номеру группы. Элемент хром расположен в VI группе, побочной подгруппе. Элемент сера также расположен в VI группе, только главной подгруппе. В высшей степени окисления они образуют кислотные оксиды которым соответствуют кислоты Н2СrO4 и H2SO4. Знание такого сходства многих элементов позволило Д. И. Менделееву построить укороченную таблицу химических элементов, где в отличие от длиннопериодной кроме групп появились подгруппы главная и побочная. Все элементы одной группы проявляют максимальную валентность, С.О. соответственно равна номеру группы.
Вернемся к примеру с хромом.
— оксиды
— гидроксиды
1) Что происходит со С.О.?
Ответ: С.О. возрастает.
2) Как вы думаете, а радиус иона как изменяется?
Ответ: радиус иона хрома с увеличением С.О. уменьшается.
3) Как эти изменения сказываются на свойствах соединения?
Ответ: происходит изменение свойств оксидов и гидроксидов от основного, через амфотерный к кислотным.
V. Закрепление изученного на уроке.
Составить формулу оксида и гидроксида хрома (III). Уравнениями реакций подтвердить их амфотерность.
Ответ: Сr2O3 — оксид хрома (II).
— основной оксид взаимодействия с кислотой.
— кислотный оксид взаимодействия с щелочью.
— гидроксил хрома (III).
— осадок исчезает.
Гидроксид хрома — основание, взаимодействует с кислотой.
— осадок исчезает.
Гидроксид хрома проявляет кислотные свойства, т. к. взаимодействует с растворами щелочи.
VI. Подведение итогов урока.
Объяснение домашнего задания, оценивание деятельности учащихся.
VII. Домашнее задание.
Выучить конспект.
Источник