- Урок на тему: Взаємодія води з оксидами

ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З ОКСИДАМИ. ПОНЯТТЯ ПРО ОСНОВИ, КИСЛОТИ, ІНДИКАТОРИ

     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 приливати 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

     Суть цієї хімічної реакції відображає рівняння:

СаО   + Н2О = Са(ОН)2

Кальцій    вода     кальцій 

оксид                           гідроксид

При читанні Са(ОН)2

    Подібно кальцій оксиду калій оксид K2O утворює з водою калій гідроксид КОН, барій оксид ВаО — барій гідроксид Ва(ОН)2.

                             Класифікація оксидів.

  Як вам відомо, класифікація оксидів заснована не тільки на їх складі, але й на їх властивостях.

        За хімічними властивостями оксиди поділяють на солетворні та несолетворні, або байдужі. Несолетворних оксидів дуже мало, це – CO, SiO, NO, N20. Вони не утворюють солей.

     Оксиди за складом класифікують на оксиди металів і оксиди неметалів. Дізнаємося, як вони ставляться до води.

емонстрація. 

                    Взаємодія фосфор (V) оксиду з водою.

            У колбу поміщаємо фосфор (V) оксид і додаємо води. Порошок розчинився. Що стало з водою? Перевірити це допоможе індикатор.          Додамо декілька крапель лакмусу і спостерігаємо. Розчин Р2O5 набув червоного забарвлення, отже, у цій склянці міститься кислота.

   При розчиненні фосфор (V) оксиду у воді утворюється нова речовина – фосфатна, або ортофосфатна, кислота. 

                                                            

      Якщо вода холодна, то утворюється метафосфатна кислота. Запишемо рівняння реакцій, щоб підтвердити наші дослідження:

Р205 + Н20 = 2НР03 холодна        Метафосфатна кислота

Р205 + ЗН20 = 2Н3Р04 гаряча     Ортофосфатна кислота

      Під час взаємодії з водою багатьох оксидів неметалів також утворюються кислоти:

CO2 + H2O = H2CO3 Карбонатна кислота

SO3 + Н2O = H2SO4 Сульфатна кислота

     Виникає запитання, чи всі оксиди неметалів розчиняються у воді, утворюючи кислоти? Ні, не всі. Наприклад, силіцій (IV) оксид Si02 (річковий пісок) у воді не розчиняється й кислоти у такий спосіб не утворює. Але це не означає, що силікатна кислота H2Si03 не існує. Вона може бути добута непрямим шляхом.

         Висновок. Кислотні оксиди в результаті взаємодії з водою утворюють 

кислоти.

Переглянь відео:

                                                           

                       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.

  Випробуємо одержаний фільтрат індикаторами метиловим оранжевим і фенолфталеїном, а також універсальним індикаторним папірцем, фенолфталеїн стає малиновим, метиловий оранжевий змінює забарвлення на жовте, індикаторний папірець синіє.

    Подібним чином змінюються кольори розглянутих індикаторів у розчині будь-якого лугу. 

ВЗАЄМОДІЯ ФОСФ0Р(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.

Відновіть у пам’яті

  Що у хімії називають індикатором? Пригадайте приклади індикаторів.

 Колір індикаторів у розчинах основ (лугів)

  Вміст пробірки стає однорідним і безбарвним. Відбувається хімічна реакція з утворенням нової речовини. Суть реакції відображає рівняння: ЗH₂О + Р₂O₅ = 2H₃РО₄ — ортофосфатна кислота.

До якого типу реакцій належить ця реакція?

Щоб переконатися, щоб 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 дійсно, у розглянутому прикладі формула продукту взаємодії фосфор (V) оксиду з водою починається не з металічного елемента, а з Гідрогену. Другою записана група атомів РO₄. 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.

У формулах усіх кислот валентність кислотного залишку збігається з

                                  І   ІІІ     І II                                    І    n

індексом Гідрогену: Н₃РО₄, Н₂SО₄. Можемо записати: Н_n Кисл. зал

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

SO₃ + Н₂О = H₂SО₄— сульфатна кислота;

Н₂О + СО₂ = Н₂СО₃ — карбонатна 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:

SiО₂₊ Н₂О ≠

   Силіцій(ІV) оксид SiO₂ ви знаєте. Це основна складова частина річкового піску. Існує силікатна кислота H₂SiO₃, але добувають її іншим способом, а не взаємодією оксиду з водою.

     Розглянуті 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 Н₃PО₄— гідратом фосфор(V) оксида Р₂O₅.

     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 

Забарвлення індикаторів у різних середовищах

   У домашніх умовах можна обійтись і без наведених у параграфі індикаторів, а скористатись соком квіток, плодів, коренеплодів. Забарвлення їм надають різноманітні речовини-барвники. Вони здатні змінювати свій колір у присутності 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. Із мурашиною кислотою знайомий кожний, 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 з 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 H₂S теж має кислотний залишок. утворений атомом лише Сульфуру.

 Кислоти подібного складу добувають розчиненням у воді газоподібного продукту взаємодії водню з відповідним неметалом:

           Д/З опрацювати параграф 28 Робимо конспекти.