Дополнительный опыт № 19, страница 90 - гдз по химии 7 класс тетрадь для лабораторных и практических работ Габриелян, Аксенова

Знакомство со свойствами оксидов металлов и неметаллов. Дополнительные опыты - страница 90.

Условие.

Дополнительный опыт № 19

Знакомство со свойствами оксидов металлов и неметаллов

Цель: ознакомление со свойствами оксидов металлов и неметаллов.

Оборудование и реактивы: коллекция оксидов металлов и неметаллов: оксид кальция, оксид алюминия, оксид железа(III), вода, речной песок, углекислый газ.

Задание. Исследовать некоторые физические свойства оксидов металлов и неметаллов.

Инструкция

1. Рассмотрите коллекцию оксидов металлов и неметаллов.

2. Опишите некоторые их общие физические свойства (агрегатное состояние, цвет, запах).

3. Ответьте на вопросы.

♦ По каким физическим свойствам различаются оксиды металлов и оксиды неметаллов?

♦ Какие оксиды имеют молекулярное строение и какие — немолекулярное строение?

4. Ответы запишите в таблицу.

Название оксида	Химическая формула оксида	Физические свойства			Строение молекулярное или немолекулярное
		Агрегатное состояние	Цвет	Запах

Дополнительные задания

1. Оксид кремния образует много красивейших минералов, например опал, кварц, горный хрусталь. Поясните, какое строение имеют эти минералы.

2. Объясните, почему при варке тугоплавкого стекла добавляют кварц.

Решение.

Решение 2.

По каким физическим свойствам различаются оксиды металлов и оксиды неметаллов?

Оксиды металлов и оксиды неметаллов различаются по нескольким ключевым физическим свойствам, которые обусловлены типом их кристаллической решетки и химических связей.

1. Агрегатное состояние. Большинство оксидов металлов (например, $CaO$, $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$) при стандартных условиях являются твердыми кристаллическими веществами. Оксиды неметаллов, в свою очередь, могут находиться во всех трех агрегатных состояниях: газообразном ($CO_2$, $SO_2$), жидком ($H_2O$) и твердом ($SiO_2$, $P_2O_5$).

2. Строение и температуры плавления. Оксиды металлов, как правило, имеют немолекулярное строение (ионную кристаллическую решетку), где частицы связаны прочными ионными связями. Это обуславливает их высокую твердость и очень высокие температуры плавления. Оксиды неметаллов могут иметь как молекулярное строение ($CO_2$, $H_2O$), так и немолекулярное (атомное, как у $SiO_2$). Вещества с молекулярным строением состоят из отдельных молекул, связанных слабыми межмолекулярными силами, поэтому у них низкие температуры плавления и кипения. Оксиды неметаллов с атомной решеткой ($SiO_2$) так же, как и оксиды металлов, являются тугоплавкими.

Ответ: Оксиды металлов и неметаллов различаются в первую очередь по строению (оксиды металлов — немолекулярное, оксиды неметаллов — молекулярное или немолекулярное) и, как следствие, по агрегатному состоянию при стандартных условиях и температурам плавления.

Какие оксиды имеют молекулярное строение и какие — немолекулярное строение?

Из предложенного в задании списка веществ:

• Молекулярное строение имеют оксиды, состоящие из отдельных молекул. В данном опыте это оксиды неметаллов, находящиеся в газообразном или жидком состоянии: углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

• Немолекулярное строение (атомную или ионную кристаллическую решетку) имеют вещества, в которых атомы или ионы связаны в единую прочную структуру. В данном опыте это все оксиды металлов и твердый оксид неметалла кремния: оксид кальция ($CaO$), оксид алюминия ($Al_2O_3$), оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и оксид кремния(IV) ($SiO_2$).

Ответ: Молекулярное строение имеют углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$). Немолекулярное строение имеют оксид кальция ($CaO$), оксид алюминия ($Al_2O_3$), оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и оксид кремния(IV) ($SiO_2$).

Ответы запишите в таблицу.

Название оксида	Химическая формула оксида	Физические свойства			Строение (молекулярное или немолекулярное)
		Агрегатное состояние	Цвет	Запах
Оксид кальция	$CaO$	твердое	белый	без запаха	немолекулярное
Оксид алюминия	$Al_2O_3$	твердое	белый	без запаха	немолекулярное
Оксид железа(III)	$Fe_2O_3$	твердое	красно-коричневый	без запаха	немолекулярное
Оксид кремния(IV) (речной песок)	$SiO_2$	твердое	светло-серый, желтоватый	без запаха	немолекулярное
Оксид водорода (вода)	$H_2O$	жидкое	бесцветная	без запаха	молекулярное
Оксид углерода(IV) (углекислый газ)	$CO_2$	газообразное	бесцветный	без запаха	молекулярное

Ответ: Таблица с описанием физических свойств и строения оксидов заполнена.

---

Дополнительные задания

1. Оксид кремния образует много красивейших минералов, например опал, кварц, горный хрусталь. Поясните, какое строение имеют эти минералы.

Минералы кварц, горный хрусталь и опал являются формами оксида кремния(IV), химическая формула которого $SiO_2$. Эти минералы имеют немолекулярное строение, а именно атомную кристаллическую решетку. В этой решетке каждый атом кремния ($Si$) соединен прочными ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода ($O$), образуя тетраэдр $[SiO_4]$. Эти тетраэдры, в свою очередь, соединяются друг с другом через общие атомы кислорода, формируя единый трехмерный каркас. Именно такая структура обуславливает высокую твердость и тугоплавкость этих минералов. Различия между ними (кристаллический кварц, аморфный опал) обусловлены степенью упорядоченности этого каркаса и наличием примесей (например, воды в опале).

Ответ: Эти минералы имеют немолекулярное строение (атомную кристаллическую решетку), где атомы кремния и кислорода связаны прочными ковалентными связями в единую трехмерную структуру.

2. Объясните, почему при варке тугоплавкого стекла добавляют кварц.

Кварц (оксид кремния $SiO_2$) не просто добавляют, а он является главным, основополагающим компонентом для производства любого стекла, в том числе и тугоплавкого. Свойство тугоплавкости стекла напрямую зависит от свойств кварца.

Причина заключается в строении оксида кремния. $SiO_2$ имеет атомную кристаллическую решетку с очень прочными ковалентными связями между атомами кремния и кислорода. Для того чтобы разрушить эту прочную структуру и расплавить вещество, требуется очень высокая температура (около $1723$ °C). Именно эта природная тугоплавкость кварца и позволяет создавать на его основе термостойкое (тугоплавкое) стекло. Для производства такого стекла (например, кварцевого) используют кварц высокой чистоты. В то время как для получения обычного, легкоплавкого оконного стекла, к кварцу добавляют специальные вещества-флюсы (например, соду $Na_2CO_3$), которые понижают температуру плавления смеси.

Ответ: Кварц является основным компонентом тугоплавкого стекла, потому что он сам по себе — очень тугоплавкое вещество из-за своей прочной атомной кристаллической решетки. Именно это свойство кварца и придает стеклу способность выдерживать высокие температуры.