Вопрос ?, страница 90 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 21. Вода. Основания. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - страница 90.

А какими химическими свойствами обладает вода?

Вода ($H_2O$) — уникальное вещество, которое является не только универсальным растворителем, но и химически активным соединением. Она может выступать в реакциях как окислитель, восстановитель, кислота, основание, а также участвовать в реакциях присоединения и разложения. Рассмотрим основные химические свойства воды.

1. Взаимодействие с металлами

Вода реагирует с металлами в зависимости от их положения в ряду активности:

• С активными металлами (щелочными и щелочноземельными, стоящими в ряду активности до магния) вода реагирует при нормальных условиях. В результате реакции образуется растворимое основание (щёлочь) и выделяется водород.

  Пример с натрием: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

  Пример с кальцием: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

• С металлами средней активности (от магния до водорода) вода реагирует при нагревании (в виде пара). В результате образуется оксид металла и водород.

  Пример с цинком: $Zn + H_2O \xrightarrow{t^\circ} ZnO + H_2 \uparrow$

  Пример с железом: $3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4 + 4H_2 \uparrow$

• С неактивными металлами (стоящими после водорода, например, Cu, Ag, Au) вода не реагирует.

Ответ: Вода реагирует с активными и среднеактивными металлами с образованием оснований (или оксидов) и выделением водорода; с неактивными металлами вода не взаимодействует.

2. Взаимодействие с неметаллами

Вода способна вступать в реакции с некоторыми неметаллами, как правило, при высоких температурах или при наличии катализатора.

• С раскалённым углем вода образует синтез-газ — смесь угарного газа и водорода:

  $C + H_2O \xrightarrow{>1000^\circ C} CO + H_2$

• С галогенами (кроме фтора) реакция обратима. Например, с хлором образуется смесь соляной и хлорноватистой кислот:

  $Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$

• Фтор, как самый сильный окислитель, бурно реагирует с водой, окисляя кислород:

  $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2 \uparrow$

Ответ: Вода вступает в окислительно-восстановительные реакции с неметаллами (углем, галогенами, кремнием) при определённых условиях, образуя различные продукты.

3. Взаимодействие с оксидами

Вода реагирует с оксидами металлов и неметаллов, проявляя свойства, характерные для оксида водорода.

• С оксидами активных металлов (основными оксидами) вода образует основания (щёлочи). Эта реакция называется реакцией гидратации.

  $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

  $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

• С большинством оксидов неметаллов (кислотными оксидами) вода образует соответствующие кислоты.

  $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

  $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

  Исключением являются несолеобразующие оксиды ($CO, NO, N_2O$) и некоторые другие (например, $SiO_2$), которые с водой напрямую не реагируют.

Ответ: Вода реагирует с основными оксидами с образованием оснований и с кислотными оксидами с образованием кислот.

4. Разложение воды

Молекулы воды очень прочны, но при воздействии сильных факторов могут разлагаться. Наиболее известный способ — электролиз (разложение под действием электрического тока).

$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Термическое разложение воды на водород и кислород происходит при очень высоких температурах (свыше 2000 °C).

Ответ: Вода разлагается на водород и кислород под действием электрического тока или при очень высокой температуре.

5. Реакции гидратации и гидролиза

• Гидратация: Многие вещества способны присоединять к себе молекулы воды, образуя гидраты. Если вещество находится в кристаллическом состоянии, образуются кристаллогидраты.

  $CuSO_4 \text{ (белый)} + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O \text{ (синий)}$

• Гидролиз: Вода вступает в реакции ионного обмена с солями, образованными слабыми кислотами или слабыми основаниями, вызывая их разложение.

  Например, гидролиз карбоната натрия (соль сильного основания и слабой кислоты):

  $Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH$

  В ионной форме: $CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Ответ: Вода способна образовывать гидраты с солями и другими веществами, а также участвовать в реакциях гидролиза солей, изменяя кислотность среды.

6. Амфотерность воды

Вода является амфотерным соединением, то есть может проявлять свойства как кислоты (отдавая протон), так и основания (принимая протон) в зависимости от реагента.

• Как основание (в реакции с более сильной кислотой):

  $H_2O + HCl \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$

• Как кислота (в реакции с более сильным основанием, например, с аммиаком):

  $H_2O + NH_3 \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

• Это свойство также проявляется в реакции самоионизации воды:

  $H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$

Ответ: Вода проявляет амфотерные свойства, выступая в роли кислоты или основания в зависимости от партнёра по реакции.