Номер 1, страница 159 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 34. Оксиды и гидроксиды металлов. Глава VI. Металлы - номер 1, страница 159.

Условие.

1. От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов? Поясните на конкретных примерах.

Решение.

Решение 2.

Свойства оксидов и гидроксидов металлов, в первую очередь их кислотно-основный характер, зависят от двух главных факторов:

• Положения металла в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
• Степени окисления, которую проявляет металл в данном соединении.

1. Зависимость свойств от положения металла в Периодической системе

Основные свойства оксидов и гидроксидов напрямую связаны с металлическими свойствами самого элемента. Чем активнее металл (чем ниже его электроотрицательность и больше атомный радиус), тем более выраженными основными свойствами обладают его соединения.

а) В пределах одного периода (при движении слева направо)

С увеличением порядкового номера в периоде металлические свойства элементов ослабевают, а неметаллические — усиливаются. Это приводит к закономерному изменению характера их высших оксидов и гидроксидов от основного через амфотерный к кислотному.

Рассмотрим в качестве примера элементы 3-го периода:

• Натрий (Na), I группа. Оксид натрия $Na_2O$ является типичным основным оксидом. Он бурно реагирует с водой, образуя сильное основание — щёлочь $NaOH$.
  $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$
  $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
• Магний (Mg), II группа. Оксид магния $MgO$ также является основным, но его свойства выражены слабее, чем у $Na_2O$. Соответствующий гидроксид $Mg(OH)_2$ — слабое, нерастворимое в воде основание.
  $MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$
• Алюминий (Al), III группа (13-я по новой номенклатуре). Оксид алюминия $Al_2O_3$ и гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ являются амфотерными, то есть проявляют двойственные свойства: реагируют и с кислотами, и со щелочами.
  Как основание: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$
  Как кислота: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$ (тетрагидроксоалюминат натрия)

б) В пределах одной главной подгруппы (при движении сверху вниз)

С увеличением порядкового номера в группе радиус атомов растет, электроотрицательность падает, а металлические свойства усиливаются. Вследствие этого, основные свойства оксидов и гидроксидов также усиливаются.

Рассмотрим в качестве примера элементы II группы, главной подгруппы:

• Бериллий (Be). $BeO$ и $Be(OH)_2$ проявляют амфотерные свойства.
• Магний (Mg). $MgO$ — основный оксид, а $Mg(OH)_2$ — слабое основание.
• Кальций (Ca). $CaO$ — основный оксид, а $Ca(OH)_2$ — уже достаточно сильное основание (щёлочь).
• Стронций (Sr) и Барий (Ba). Их оксиды ($SrO, BaO$) и гидроксиды ($Sr(OH)_2, Ba(OH)_2$) являются сильными основными соединениями, а их сила нарастает от кальция к барию.

2. Зависимость свойств от степени окисления металла

Если металл образует несколько оксидов и гидроксидов с разными степенями окисления, то действует следующее правило: с ростом степени окисления металла основные свойства его соединений ослабевают, а кислотные — нарастают.

Рассмотрим на примере соединений хрома (Cr):

• При степени окисления +2: оксид хрома(II) $CrO$ — основный, ему соответствует гидроксид $Cr(OH)_2$, являющийся основанием.
  $CrO + 2H^+ \rightarrow Cr^{2+} + H_2O$
• При степени окисления +3: оксид хрома(III) $Cr_2O_3$ и гидроксид $Cr(OH)_3$ — амфотерные.
  $Cr_2O_3 + 6H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3H_2O$
  $Cr_2O_3 + 2OH^- + 3H_2O \rightarrow 2[Cr(OH)_4]^-$
• При степени окисления +6: оксид хрома(VI) $CrO_3$ — кислотный. Ему соответствуют сильные кислоты: хромовая $H_2CrO_4$ и дихромовая $H_2Cr_2O_7$.
  $CrO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + H_2O$

Таким образом, химический характер оксида и гидроксида металла является комплексной характеристикой, зависящей как от природы самого металла, так и от его валентного состояния в соединении.

Ответ: Свойства оксидов и гидроксидов металлов зависят от положения элемента в периодической системе (период, группа) и от его степени окисления. С усилением металлических свойств элемента (движение по группе сверху вниз, по периоду справа налево) усиливаются основные свойства его оксидов и гидроксидов. С увеличением степени окисления металла в его соединениях основные свойства ослабевают, а кислотные усиливаются, что может приводить к переходу от основных свойств к амфотерным и далее к кислотным.