Страница 105 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Какие вещества называют оксидами? На какие группы они делятся? Найдите сходство и различия в свойствах этих групп оксидов.

Какие вещества называют оксидами?

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2. Общая формула оксидов — $Э_xО_y$, где Э — химический элемент, а $x$ и $y$ — индексы, определяемые валентностью элемента. Примерами оксидов являются вода ($H_2O$), углекислый газ ($CO_2$), оксид кальция ($CaO$).

Важно отличать оксиды от других бинарных соединений кислорода, таких как пероксиды (например, $Na_2O_2$, где степень окисления кислорода -1), надпероксиды ($KO_2$, степень окисления O равна -1/2) и фториды кислорода ($OF_2$), в которых кислород имеет положительную степень окисления, так как фтор более электроотрицателен.

Ответ: Оксидами называют бинарные соединения химических элементов с кислородом, в которых кислород имеет степень окисления -2.

На какие группы они делятся?

Оксиды классифицируют на основе их химических свойств, а именно способности реагировать с кислотами и основаниями с образованием солей. По этому признаку их делят на две большие группы: солеобразующие и несолеобразующие.

• Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые при химических реакциях образуют соли. В свою очередь, они делятся на:
  • Основные оксиды: образованы металлами с низкой степенью окисления (как правило, +1 или +2). Примеры: $Na_2O$, $MgO$, $CuO$.
  • Кислотные оксиды: образованы неметаллами или металлами с высокой степенью окисления (как правило, от +5 до +7). Примеры: $SO_3$, $P_2O_5$, $Mn_2O_7$.
  • Амфотерные оксиды: образованы металлами с промежуточной степенью окисления (чаще всего +3, +4, а также +2 для некоторых элементов, например, Be, Zn, Sn, Pb). Проявляют двойственные, то есть и основные, и кислотные свойства. Примеры: $Al_2O_3$, $ZnO$, $BeO$.
• Несолеобразующие (или безразличные) оксиды — это оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями и не образуют солей. Их немного. Примеры: $CO$, $NO$, $N_2O$.

Ответ: Оксиды делятся на солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные) и несолеобразующие (безразличные).

Найдите сходство и различия в свойствах этих групп оксидов.

Сходство:

Главное сходство всех оксидов заключается в их составе: все они являются бинарными соединениями, содержащими кислород в степени окисления -2. Многие из них могут быть получены путём прямого взаимодействия простого вещества с кислородом.

Различия:

Различия между группами оксидов наиболее ярко проявляются в их химических свойствах, особенно в отношении к воде, кислотам и щелочам.

1. Основные оксиды:

• Взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду: $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$.
• Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соль: $Na_2O + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3$.
• Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (кроме $BeO$ и $MgO$) реагируют с водой с образованием соответствующего основания (щёлочи): $K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$.
• Не реагируют с основаниями.

2. Кислотные оксиды:

• Взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$.
• Взаимодействуют с основными оксидами, образуя соль: $P_2O_5 + 3CaO \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$.
• Большинство из них (кроме $SiO_2$) реагирует с водой с образованием соответствующей кислоты: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$.
• Не реагируют с кислотами.

3. Амфотерные оксиды:

• Проявляют двойственные свойства.
• Реагируют с сильными кислотами (проявляя основные свойства): $ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$.
• Реагируют с сильными основаниями (щелочами), проявляя кислотные свойства. При реакции в растворе образуются комплексные соли: $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$. При сплавлении образуются средние соли: $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$.
• С водой не реагируют.

4. Несолеобразующие оксиды:

• Химически малоактивны: в обычных условиях не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями, ни с водой с образованием солей.

Ответ: Сходство всех оксидов — в их элементном составе (элемент + кислород со степенью окисления -2). Различия заключаются в их химических свойствах: основные оксиды реагируют с кислотами, кислотные — с основаниями, амфотерные — и с кислотами, и с основаниями, а несолеобразующие не проявляют ни тех, ни других свойств в реакциях солеобразования.

2. Приведите примеры гидроксидов — оснований и кислородсодержащих кислот — соответствующих солеобразующим оксидам.

Гидроксиды — это класс неорганических соединений, которые можно условно рассматривать как продукты взаимодействия оксидов с водой. Каждому солеобразующему оксиду соответствует определённый гидроксид, в котором элемент, образующий оксид, сохраняет свою степень окисления. В зависимости от химической природы оксида, соответствующий ему гидроксид может быть основанием или кислородсодержащей кислотой.

Основным оксидам (как правило, оксидам металлов с низкой степенью окисления) соответствуют гидроксиды, проявляющие свойства оснований.

• Оксид натрия ($Na_2O$) — основной оксид. Ему соответствует гидроксид натрия ($NaOH$), являющийся сильным основанием (щёлочью). Степень окисления натрия в обоих соединениях равна +1. Уравнение реакции получения: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$.

• Оксид кальция ($CaO$) — основной оксид. Ему соответствует гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), который также является сильным основанием. Степень окисления кальция и в оксиде, и в гидроксиде +2. Уравнение реакции: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$.

• Оксид меди(II) ($CuO$) — основной оксид. Ему соответствует гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — нерастворимое в воде основание. Степень окисления меди в обоих случаях +2. Хотя этот гидроксид не может быть получен прямой реакцией оксида с водой, генетическая связь между ними существует.

Кислотным оксидам (оксидам неметаллов и металлов в высоких степенях окисления) соответствуют гидроксиды, являющиеся кислородсодержащими кислотами.

• Оксид серы(VI) ($SO_3$) — кислотный оксид. Ему соответствует серная кислота ($H_2SO_4$). Степень окисления серы и в оксиде, и в кислоте равна +6. Уравнение реакции: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

• Оксид углерода(IV) ($CO_2$), или углекислый газ, — кислотный оксид. Ему соответствует слабая и неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$). Степень окисления углерода +4. Уравнение реакции: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.

• Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — кислотный оксид. Ему соответствует ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Степень окисления фосфора +5. Уравнение реакции: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$.

Ответ: Примеры оснований и соответствующих им основных оксидов: гидроксид натрия ($NaOH$) соответствует оксиду натрия ($Na_2O$); гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) соответствует оксиду кальция ($CaO$). Примеры кислородсодержащих кислот и соответствующих им кислотных оксидов: серная кислота ($H_2SO_4$) соответствует оксиду серы(VI) ($SO_3$); угольная кислота ($H_2CO_3$) соответствует оксиду углерода(IV) ($CO_2$).

3. Назовите основные способы получения оксидов и проиллюстрируйте их уравнениями реакций.

Существует несколько основных способов получения оксидов, которые можно сгруппировать по типу химической реакции.

Большинство химических элементов (кроме некоторых благородных металлов и инертных газов) способны напрямую реагировать с кислородом, особенно при нагревании, образуя оксиды. Этот процесс часто называют горением.

Реакция металла с кислородом:

$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$

Реакция неметалла с кислородом:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

Ответ: Основной способ получения оксидов — прямое окисление простых веществ кислородом, например, кальция ($2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$) или серы ($S + O_2 \rightarrow SO_2$).

При сжигании многих сложных неорганических и практически всех органических соединений в избытке кислорода образуются оксиды тех элементов, которые входили в состав исходного вещества.

Горение бинарного неорганического соединения (сульфида цинка):

$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO + 2SO_2$

Горение органического вещества (этана):

$2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Ответ: Оксиды можно получить путем сжигания сложных веществ, например, сульфида цинка ($2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$) или этана ($2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$).

Многие соединения, содержащие кислород, при нагревании разлагаются с образованием одного или нескольких оксидов. К ним относятся нерастворимые гидроксиды, некоторые кислоты и соли кислородсодержащих кислот.

Разложение нерастворимого основания (гидроксида железа(III)):

$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$

Разложение соли (карбоната магния):

$MgCO_3 \xrightarrow{t} MgO + CO_2$

Разложение нитрата (нитрата свинца(II)):

$2Pb(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2PbO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

Ответ: Оксиды образуются при термическом разложении нерастворимых оснований ($2Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O$) и солей ($MgCO_3 \rightarrow MgO + CO_2$).

Оксиды могут быть продуктами различных окислительно-восстановительных реакций, где окислителями или восстановителями выступают сложные вещества.

Взаимодействие металла с кислотой-окислителем (получение оксида азота(IV)):

$Zn + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Восстановление высшего оксида до низшего (получение угарного газа):

$CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

Ответ: Оксиды могут быть получены в ходе окислительно-восстановительных реакций, таких как взаимодействие металла с кислотой-окислителем ($Zn + 4HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$) или восстановление высшего оксида ($CO_2 + C \rightarrow 2CO$).

4. Запишите формулы оксидов, соответствующих следующим гидроксидам:

а) серной кислоте $H_2SO_4$

б) марганцовой кислоте $HMnO_4$

в) гидроксиду железа(III)

г) гидроксиду свинца(IV)

д) хлорной кислоте $HClO_4$

Чтобы найти формулу оксида, соответствующего гидроксиду (кислоте или основанию), необходимо определить степень окисления центрального элемента в этом гидроксиде. В соответствующем оксиде этот элемент будет иметь ту же самую степень окисления. Формально, оксид можно получить путем отщепления молекул воды от гидроксида до тех пор, пока в формуле не останется атомов водорода.

а) серной кислоте H₂SO₄

Сначала определим степень окисления серы (S) в серной кислоте $H_2SO_4$. Примем степень окисления серы за $x$. Степень окисления водорода (H) равна +1, а кислорода (O) — -2. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю.
$2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$
$2 + x - 8 = 0$
$x = +6$
Степень окисления серы в серной кислоте равна +6. Следовательно, соответствующий оксид — это оксид серы(VI). Его формула — $SO_3$.
Этот же результат можно получить, отняв от формулы кислоты молекулу воды:
$H_2SO_4 \rightarrow SO_3 + H_2O$
Ответ: $SO_3$.

б) марганцовой кислоте HMnO₄

Определим степень окисления марганца (Mn) в марганцовой кислоте $HMnO_4$. Пусть степень окисления марганца равна $x$.
$+1 + x + 4 \cdot (-2) = 0$
$1 + x - 8 = 0$
$x = +7$
Степень окисления марганца равна +7. Соответствующий оксид — это оксид марганца(VII). Его формула — $Mn_2O_7$.
Для получения оксида из кислоты, содержащей один атом водорода, необходимо взять две молекулы кислоты для отщепления одной молекулы воды:
$2HMnO_4 \rightarrow Mn_2O_7 + H_2O$
Ответ: $Mn_2O_7$.

в) гидроксиду железа(III)

В гидроксиде железа(III) степень окисления железа (Fe) равна +3, что указано в названии. Формула гидроксида — $Fe(OH)_3$.
Соответствующий оксид должен содержать железо в той же степени окисления +3. Это оксид железа(III), формула которого $Fe_2O_3$.
Оксид можно получить при термическом разложении гидроксида (дегидратации):
$2Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O$
Ответ: $Fe_2O_3$.

г) гидроксиду свинца(IV)

В гидроксиде свинца(IV) степень окисления свинца (Pb) равна +4. Формула гидроксида — $Pb(OH)_4$.
Соответствующий оксид свинца(IV) должен содержать свинец в степени окисления +4. Его формула — $PbO_2$.
Этот оксид получается при дегидратации гидроксида:
$Pb(OH)_4 \rightarrow PbO_2 + 2H_2O$
Ответ: $PbO_2$.

д) хлорной кислоте HClO₄

Определим степень окисления хлора (Cl) в хлорной кислоте $HClO_4$. Пусть степень окисления хлора равна $x$.
$+1 + x + 4 \cdot (-2) = 0$
$1 + x - 8 = 0$
$x = +7$
Степень окисления хлора равна +7. Соответствующий оксид — это оксид хлора(VII). Его формула — $Cl_2O_7$.
Как и в случае с марганцовой кислотой, для получения оксида необходимо взять две молекулы кислоты:
$2HClO_4 \rightarrow Cl_2O_7 + H_2O$
Ответ: $Cl_2O_7$.

5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $Ca \to CaO \to Ca(OH)_2 \to CaCl_2$

б) $Cu \to CuO \to CuSO_4 \xrightarrow{+NaOH} Cu(OH)_2 \to CuO \to Cu$

в) фосфор $\to$ оксид фосфора(V) $\to$ фосфорная кислота $\to$ фосфат калия

г) кремний $\to$ оксид кремния(IV) $\xrightarrow{+HCl}$ силикат натрия $\to$ кремниевая кислота $\to$ оксид кремния(IV)

a) 1. $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$
2. $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
3. $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений приведены выше.

б) 1. $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$
2. $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
3. $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
4. $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$
5. $CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$
Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений приведены выше.

в) 1. $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
2. $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$
3. $H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$
Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений приведены выше.

г) 1. $Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$
2. $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$
3. $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl$
4. $H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$
Ответ: Уравнения реакций для данной цепочки превращений приведены выше.

6. Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 730 г 20%-ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора? Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Дано:

$m(\text{р-ра } HCl) = 730 \text{ г}$

$\omega(HCl) = 20\% = 0.2$

Найти:

$V(CO_2) - ?$

$n(CaCO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия соляной кислоты с мрамором (основной компонент - карбонат кальция $CaCO_3$):

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Рассчитаем массу чистой соляной кислоты (хлороводорода), содержащейся в 730 г 20%-ного раствора:

$m(HCl) = m(\text{р-ра}) \times \omega(HCl) = 730 \text{ г} \times 0.2 = 146 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества соляной кислоты, вступившей в реакцию. Для этого сначала определим молярную массу $HCl$:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 36.5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{146 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} = 4 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, на 2 моль соляной кислоты приходится 1 моль карбоната кальция и 1 моль углекислого газа. Соотношение количеств веществ: $n(HCl) : n(CaCO_3) : n(CO_2) = 2 : 1 : 1$.

Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 730 г 20%-ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора?

Из соотношения находим количество вещества углекислого газа:

$n(CO_2) = \frac{1}{2} n(HCl) = \frac{1}{2} \times 4 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

Объём газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется по формуле $V = n \times V_m$, где $V_m$ – молярный объём газа, равный 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = 2 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 44.8 \text{ л}$

Ответ: образуется 44,8 л углекислого газа.

Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Из соотношения находим количество вещества карбоната кальция:

$n(CaCO_3) = \frac{1}{2} n(HCl) = \frac{1}{2} \times 4 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

Ответ: потребуется 2 моль карбоната кальция.

7. Подготовьте сообщение о свойствах и областях применения одного из оксидов металла или неметалла. Аргументируйте выбор оксида.

Аргументация выбора оксида

В качестве объекта для сообщения был выбран оксид кремния(IV) ($SiO_2$), также известный как диоксид кремния или кремнезём. Этот выбор аргументирован исключительной распространенностью и значимостью данного соединения. Оксид кремния является основой большей части земной коры, формируя такие распространенные вещества, как песок и кварц. Его применение охватывает широчайший спектр областей: от традиционного строительства и производства стекла до самых современных технологий в микроэлектронике и оптоволоконной связи. Уникальное сочетание химической инертности, высокой твердости, тугоплавкости и оптических свойств делает оксид кремния(IV) фундаментально важным и интересным для изучения веществом.

Сообщение об оксиде кремния(IV) ($SiO_2$)

Общая характеристика и нахождение в природе

Оксид кремния(IV) — это соединение неметалла кремния с кислородом, химическая формула которого $SiO_2$. По своей природе это кислотный оксид. В отличие от многих других оксидов неметаллов (например, $CO_2$), $SiO_2$ при нормальных условиях является твердым веществом с атомной кристаллической решеткой. В этой решетке каждый атом кремния тетраэдрически связан с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния. Такая структура обуславливает его высокую твердость и тугоплавкость. В природе оксид кремния(IV) встречается повсеместно. Наиболее известная его кристаллическая модификация — кварц. Песок, особенно речной и морской, в основном состоит из мелких зерен кварца. Также $SiO_2$ является главной составной частью таких минералов и пород, как кремень, халцедон, агат, яшма, опал, а также входит в состав гранитов, песчаников и глин. Он также имеет биогенное происхождение, формируя панцири диатомовых водорослей (диатомит).

Физические свойства

Оксид кремния(IV) — это твердое вещество, не имеющее запаха. В виде монокристаллов кварца он бесцветен и прозрачен (горный хрусталь). Температура плавления кристаллического $SiO_2$ (кварца) очень высока и составляет около $1725 \text{ °C}$. Он обладает высокой твердостью — 7 баллов по шкале Мооса. Диоксид кремния практически нерастворим в воде и большинстве кислот. Является хорошим диэлектриком (не проводит электрический ток).

Химические свойства

Как кислотный оксид, $SiO_2$ проявляет следующие свойства:

1. Не реагирует с водой и большинством кислот.

2. Характерной реакцией является взаимодействие с плавиковой (фтороводородной) кислотой, что используется для травления стекла:
$SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$

3. При сплавлении реагирует с щелочами и основными оксидами, образуя соли кремниевой кислоты — силикаты:
$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$ (силикат натрия, «растворимое стекло»)
$SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$ (силикат кальция)

4. Реагирует с карбонатами щелочных металлов при сплавлении:
$SiO_2 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow$

Области применения

Свойства оксида кремния(IV) определяют его широкое применение в различных сферах. В строительстве песок используется как основной компонент бетона и строительных растворов. В стекольной промышленности $SiO_2$ является главным сырьем для производства практически всех видов стекла, от оконного до специального кварцевого стекла для лабораторной посуды и УФ-ламп. В электронике и микроэлектронике тончайшие пленки диоксида кремния высокой чистоты служат изолятором в транзисторах и интегральных схемах. В оптике из кварцевого стекла изготавливают линзы и призмы, а также оптоволокно для линий связи. В ювелирном деле используются его кристаллические разновидности: горный хрусталь, аметист, цитрин, агат. В химической промышленности его применяют в виде силикагеля как осушитель, а также в качестве наполнителя в производстве резины, пластмасс и красок. В металлургии песок используется как флюс для удаления примесей при выплавке металлов.

Ответ: Представлено сообщение об оксиде кремния(IV) ($SiO_2$), его свойствах и областях применения, с аргументацией выбора данного оксида.

Вспомните названия изученных оснований и их состав. Какая группа атомов объединяет основания? Как она влияет на их общие химические свойства?

Вспомните названия изученных оснований и их состав.
Основания — это сложные вещества, которые состоят из атомов металла (или иона аммония $NH_4^+$) и одной или нескольких гидроксогрупп ($-OH$). Количество гидроксогрупп в формуле основания равно валентности металла.
Примеры изученных оснований и их состав:
Гидроксид натрия ($NaOH$) — состоит из одного иона натрия ($Na^+$) и одного гидроксид-иона ($OH^-$).
Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — состоит из одного иона кальция ($Ca^{2+}$) и двух гидроксид-ионов ($OH^-$).
Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) — состоит из одного иона железа ($Fe^{3+}$) и трёх гидроксид-ионов ($OH^-$).
Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — состоит из одного иона меди ($Cu^{2+}$) и двух гидроксид-ионов ($OH^-$).
Ответ: Основания состоят из катиона металла (или аммония $NH_4^+$) и гидроксогруппы ($OH^-$). Примеры: гидроксид натрия $NaOH$, гидроксид кальция $Ca(OH)_2$.

Какая группа атомов объединяет основания?
Все основания объединены наличием в их составе одной или нескольких функциональных гидроксогрупп (или гидроксильных групп). Химическая формула этой группы — $OH$, её заряд равен -1.
Ответ: Основания объединяет гидроксогруппа (гидроксильная группа) с формулой $-OH$.

Как она влияет на их общие химические свойства?
Гидроксогруппа $-OH$ является функциональной группой для класса оснований и определяет их общие химические свойства. При диссоциации в воде растворимые основания (щёлочи) образуют катионы металла и гидроксид-анионы $OH^-$. Именно наличие этих анионов обуславливает основные свойства:
1) способность реагировать с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации), например: $KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$;
2) способность изменять окраску индикаторов (например, лакмус становится синим, а фенолфталеин — малиновым в щелочной среде);
3) способность реагировать с кислотными оксидами с образованием соли и воды, например: $2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$;
4) способность вступать в реакции обмена с растворами солей, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок) или газ, например: $2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$.
Таким образом, гидроксогруппа сообщает всем веществам этого класса характерные основные свойства.
Ответ: Гидроксогруппа ($OH^-$) определяет общие химические свойства оснований, такие как реакция нейтрализации с кислотами, изменение цвета индикаторов и взаимодействие с кислотными оксидами и солями, благодаря своей способности отщепляться в виде гидроксид-иона в водных растворах.