Номер 2, страница 100 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава VII. Сложные вещества. §21. Оксиды. Проверьте свои знания - номер 2, страница 100.

Условие.

2. Как состав и строение оксидов сказываются на их свойствах? Покажите это на конкретных примерах.

Решение.

Решение 2.

Состав и строение оксидов напрямую определяют их химические и физические свойства. Ключевыми факторами являются природа элемента, образующего оксид (металл или неметалл), его степень окисления, а также тип химической связи и кристаллической решетки в оксиде.

1. Основные оксиды

Состав и строение: Образуются, как правило, металлами с низкой степенью окисления (+1, +2), например, щелочными и щелочноземельными металлами. Связь в таких оксидах преимущественно ионная, а кристаллическая решетка — ионная. Это обуславливает их твердое агрегатное состояние при обычных условиях.
Свойства: Эти оксиды проявляют основные свойства. Они реагируют с кислотами и кислотными оксидами с образованием соли. Оксиды активных металлов также реагируют с водой, образуя щелочи (растворимые основания).
Примеры:
• Оксид натрия ($Na_2O$) — типичный основный оксид. Реагирует с водой, образуя гидроксид натрия:
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$
Реагирует с соляной кислотой:
$Na_2O + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O$
• Оксид кальция ($CaO$) — также основный оксид. Реагирует с кислотным оксидом углерода(IV):
$CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$

2. Кислотные оксиды

Состав и строение: Образуются неметаллами (например, S, C, N, P) или металлами в высоких степенях окисления (от +4 до +7). Связь в них преимущественно ковалентная полярная. Кристаллические решетки могут быть молекулярными (как у $CO_2$, $SO_3$), что обуславливает их газообразное или жидкое состояние и низкие температуры кипения, или атомными (как у $SiO_2$), что делает их очень твердыми и тугоплавкими.
Свойства: Проявляют кислотные свойства. Они реагируют с основаниями и основными оксидами с образованием соли. Большинство из них реагируют с водой, образуя соответствующие кислоты.
Примеры:
• Оксид серы(VI) ($SO_3$) — оксид неметалла с молекулярной решеткой. Реагирует с водой, образуя серную кислоту:
$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$
Реагирует с основанием, например, с гидроксидом калия:
$SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$
• Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — оксид неметалла с атомной кристаллической решеткой. Он не реагирует с водой, но как кислотный оксид реагирует со щелочами при сплавлении:
$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

3. Амфотерные оксиды

Состав и строение: Образуются переходными металлами или элементами, находящимися на границе между металлами и неметаллами (например, Be, Al, Zn, Cr, Fe) в промежуточных степенях окисления (чаще +3, +4, но есть исключения, как $ZnO$, $BeO$). Тип связи — ионный со значительной долей ковалентности.
Свойства: Проявляют двойственные (амфотерные) свойства, то есть способны реагировать и с сильными кислотами (проявляя основные свойства), и со щелочами (проявляя кислотные свойства).
Примеры:
• Оксид алюминия ($Al_2O_3$):
Реакция с кислотой:
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$
Реакция со щелочью при сплавлении:
$Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$
• Оксид цинка ($ZnO$):
Реакция с кислотой:
$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$
Реакция со щелочью в растворе с образованием комплексной соли:
$ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$

Зависимость свойств от степени окисления элемента

Для одного и того же элемента, способного образовывать несколько оксидов, с ростом степени окисления характер оксида закономерно меняется от основного к амфотерному и далее к кислотному. Это связано с увеличением ковалентного характера связи «элемент–кислород».
Пример — оксиды хрома:
• $CrO$ (оксид хрома(II), с.о. +2) — основный оксид.
• $Cr_2O_3$ (оксид хрома(III), с.о. +3) — амфотерный оксид.
• $CrO_3$ (оксид хрома(VI), с.о. +6) — кислотный оксид.

Ответ: Состав (природа элемента и его степень окисления) и строение (тип химической связи и кристаллической решетки) оксидов являются определяющими факторами их химических и физических свойств. Оксиды металлов в низких степенях окисления с ионной связью (например, $Na_2O$, $CaO$) проявляют основные свойства. Оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления с ковалентной связью (например, $SO_3$, $CrO_3$) проявляют кислотные свойства. Оксиды металлов в промежуточных степенях окисления (например, $Al_2O_3$, $ZnO$) проявляют амфотерные свойства. Тип кристаллической решетки влияет на физические свойства, такие как агрегатное состояние и температура плавления (например, газообразный $CO_2$ с молекулярной решеткой и твердый тугоплавкий $SiO_2$ с атомной).