Страница 110 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Оформите схему «Классификация Берцелиуса».

Химические элементы

оксиды

оксиды

гидроксиды

Представленная на изображении схема иллюстрирует классификацию химических элементов и их соединений, основанную на дуалистической теории шведского химика Йёнса Якоба Берцелиуса. Согласно этой теории, все химические элементы делятся на две большие группы, которые, в свою очередь, образуют соответствующие классы оксидов и гидроксидов. Заполним схему в соответствии с этой классификацией и структурой пустых ячеек.

1. Классификация химических элементов

В основе классификации лежит разделение всех химических элементов на две фундаментальные группы. В левую группу из 7 ячеек вписываем слово МЕТАЛЛЫ, а в правую группу из 9 ячеек — НЕМЕТАЛЛЫ.

• Левая ветвь: МЕТАЛЛЫ
• Правая ветвь: НЕМЕТАЛЛЫ

2. Образование оксидов

Элементы каждой группы образуют характерные для них типы оксидов (соединений с кислородом).

• Металлы, как правило, образуют оксиды с основными свойствами. В 8 ячеек под словом "Металлы" вписываем прилагательное ОСНОВНЫЕ. Таким образом, получаем класс соединений "Основные оксиды".
• Неметаллы, в свою очередь, образуют оксиды с кислотными свойствами. В 9 ячеек под словом "Неметаллы" вписываем прилагательное КИСЛОТНЫЕ. Получаем класс "Кислотные оксиды".

3. Образование гидроксидов

Оксиды, взаимодействуя с водой, образуют гидроксиды — соединения, содержащие гидроксогруппу -OH.

• Левая ветвь (от основных оксидов): Основным оксидам соответствуют гидроксиды, проявляющие свойства оснований. В 8 ячеек под "основными оксидами" вписываем слово ОСНОВАНИЯ.
• Правая ветвь (от кислотных оксидов): Кислотным оксидам соответствуют гидроксиды, являющиеся кислотами (в данном случае кислородсодержащими). Схема предлагает для этого термина 13 ячеек. Общий термин "кислоты" не подходит по количеству букв. Однако, если предположить, что здесь требуется привести конкретный пример, то идеально подходит "Азотная кислота", если записать её без пробела: АЗОТНАЯКИСЛОТА (13 букв).
• Центральная ветвь: Стрелка, идущая от линии, соединяющей основные и кислотные оксиды, указывает на промежуточный класс соединений. Это амфотерные гидроксиды, которые проявляют и кислотные, и основные свойства. Слово "амфотерные" состоит из 11 букв, что не соответствует 10 ячейкам. Единственным подходящим по количеству букв и химическому смыслу словом является ГИДРОКСИДЫ (10 букв). В данном контексте оно, вероятно, используется для обозначения амфотерных гидроксидов как соединений, в полной мере проявляющих двойственную природу этого класса.

4. Продукты взаимодействия

Схема также показывает дальнейшие превращения. От блока "АЗОТНАЯКИСЛОТА" ($HNO_3$) идет стрелка к блоку из 6 ячеек. Кислоты реагируют с основаниями с образованием солей. Соли азотной кислоты называются нитратами. Слово НИТРАТ идеально вписывается в 6 ячеек.

Итоговая заполненная схема:

Химические элементы
↙ ↘
МЕТАЛЛЫ НЕМЕТАЛЛЫ
↓ ↓
ОСНОВНЫЕ оксиды КИСЛОТНЫЕ оксиды
↓ ↓ ↓
ОСНОВАНИЯ ГИДРОКСИДЫ АЗОТНАЯКИСЛОТА
↓
НИТРАТ

Ответ: Схема заполняется следующими терминами: в верхнем ряду — МЕТАЛЛЫ и НЕМЕТАЛЛЫ. В ряду оксидов — ОСНОВНЫЕ и КИСЛОТНЫЕ. В ряду гидроксидов слева направо — ОСНОВАНИЯ, ГИДРОКСИДЫ (в значении амфотерные) и АЗОТНАЯКИСЛОТА (как пример). В последнем ряду под азотной кислотой — НИТРАТ.

6. Амфотерность — это ___________

Амфотерность (от др.-греч. ἀμφότεροι — «и те, и другие») — это способность некоторых химических соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и основные свойства. Вещества, обладающие таким свойством, называются амфотерными.

Это означает, что амфотерные соединения могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами).

Классическими примерами амфотерных соединений являются оксиды и гидроксиды некоторых металлов, таких как алюминий ($Al$), цинк ($Zn$), бериллий ($Be$), хром(III) ($Cr^{3+}$), олово ($Sn$), свинец ($Pb$). Также амфотерными свойствами обладают вода, аминокислоты и белки.

Рассмотрим двойственное поведение на примере гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$):

1. Проявление основных свойств (реакция с кислотой)
При взаимодействии с сильной кислотой, например, с соляной ($HCl$), гидроксид алюминия выступает в роли основания, образуя соль и воду:

$Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

2. Проявление кислотных свойств (реакция со щелочью)
При взаимодействии с сильным основанием, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$), гидроксид алюминия проявляет себя как кислота. В водном растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия:

$Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Таким образом, амфотерность является проявлением кислотно-основной дуальности вещества.

Ответ: Амфотерность — это способность химического соединения в зависимости от условий проявлять как кислотные (реагируя с основаниями), так и основные (реагируя с кислотами) свойства.

7. Амфотерные оксиды (примеры):

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами:

$ZnO + H_2SO_4 = $ _______ + _______

$Al_2O_3 + HNO_3 = $ _______ + _______

$ZnO + NaOH = $ _______ + _______

$Al_2O_3 + KOH = $ _______ + _______

7. Амфотерные оксиды (примеры): $ZnO$ (оксид цинка), $Al_2O_3$ (оксид алюминия), $BeO$ (оксид бериллия), $Cr_2O_3$ (оксид хрома(III)), $Fe_2O_3$ (оксид железа(III)).

Амфотерные оксиды — это оксиды, проявляющие двойственные химические свойства: в зависимости от условий они могут реагировать и как основные, и как кислотные оксиды.

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами:

$ZnO + H_2SO_4 =$
При взаимодействии с сильной кислотой, такой как серная кислота ($H_2SO_4$), оксид цинка ($ZnO$) проявляет свойства основного оксида. Происходит реакция обмена с образованием соли и воды.
$ZnO + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2O$
В результате реакции образуется сульфат цинка ($ZnSO_4$) и вода ($H_2O$). Уравнение сбалансировано, все стехиометрические коэффициенты равны 1.
Ответ: $ZnSO_4 + H_2O$

$Al_2O_3 + HNO_3 =$
Оксид алюминия ($Al_2O_3$) реагирует с азотной кислотой ($HNO_3$), проявляя основные свойства. В результате образуется соль — нитрат алюминия — и вода.
$Al_2O_3 + 6HNO_3 = 2Al(NO_3)_3 + 3H_2O$
Для соблюдения закона сохранения массы необходимо расставить коэффициенты: перед азотной кислотой ставим 6, перед нитратом алюминия — 2, а перед водой — 3.
Ответ: $2Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

$ZnO + NaOH =$
При взаимодействии со щелочью, такой как гидроксид натрия ($NaOH$), оксид цинка ($ZnO$) проявляет кислотные свойства. При сплавлении реагентов образуется средняя соль (цинкат натрия) и вода.
$ZnO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2ZnO_2 + H_2O$
Для балансировки уравнения необходимо поставить коэффициент 2 перед гидроксидом натрия. Значок $t$ над стрелкой указывает на то, что реакция протекает при нагревании (сплавлении).
Ответ: $Na_2ZnO_2 + H_2O$

$Al_2O_3 + KOH =$
При сплавлении со щелочью, такой как гидроксид калия ($KOH$), оксид алюминия ($Al_2O_3$) ведет себя как кислотный оксид, образуя соль (алюминат калия) и воду.
$Al_2O_3 + 2KOH \xrightarrow{t} 2KAlO_2 + H_2O$
Для уравнивания числа атомов элементов в левой и правой частях уравнения необходимо поставить коэффициент 2 перед гидроксидом калия и коэффициент 2 перед алюминатом калия.
Ответ: $2KAlO_2 + H_2O$

8. Амфотерные гидроксиды (примеры):

Такие гидроксиды взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами:

$Zn(OH)_2 + H_2SO_4 = \underline{\hspace{2cm}} + \underline{\hspace{2cm}}$

$Al(OH)_3 + HNO_3 = \underline{\hspace{2cm}} + \underline{\hspace{2cm}}$

$Zn(OH)_2 + NaOH = \underline{\hspace{2cm}} + \underline{\hspace{2cm}}$

или

$(H_2ZnO_2)$

$Al(OH)_3 + KOH = \underline{\hspace{2cm}} + \underline{\hspace{2cm}}$

или

$(H_3AlO_3)$

8. Амфотерные гидроксиды (примеры): $Zn(OH)_2$ (гидроксид цинка), $Al(OH)_3$ (гидроксид алюминия), $Be(OH)_2$ (гидроксид бериллия), $Cr(OH)_3$ (гидроксид хрома(III)), $Pb(OH)_2$ (гидроксид свинца(II)).

Амфотерные гидроксиды — это гидроксиды, которые в зависимости от условий проявляют свойства как кислот, так и оснований. Они способны реагировать и с кислотами, и со щелочами.

$Zn(OH)_2 + H_2SO_4$

Решение

В реакции с сильной серной кислотой ($H_2SO_4$) амфотерный гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) проявляет свойства основания. Происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль (сульфат цинка) и вода. Уравнение реакции необходимо сбалансировать по атомам водорода и кислорода.

$Zn(OH)_2 + H_2SO_4 = ZnSO_4 + 2H_2O$

Ответ: $ZnSO_4 + 2H_2O$.

$Al(OH)_3 + HNO_3$

Решение

При взаимодействии с сильной азотной кислотой ($HNO_3$) гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) также выступает в роли основания. В результате реакции образуются соль (нитрат алюминия) и вода. Для уравнивания реакции необходимо поставить коэффициенты 3 перед азотной кислотой и 3 перед водой, чтобы сбалансировать количество нитрат-ионов ($NO_3^−$), а также атомов водорода и кислорода.

$Al(OH)_3 + 3HNO_3 = Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

Ответ: $Al(NO_3)_3 + 3H_2O$.

$Zn(OH)_2 + NaOH$

Решение

В реакции с сильным основанием (щелочью), таким как гидроксид натрия ($NaOH$), гидроксид цинка проявляет кислотные свойства. Его можно условно записать как цинковую кислоту ($H_2ZnO_2$). Продукты реакции зависят от условий:

• При сплавлении (нагревании) реагентов образуется средняя соль (цинкат натрия) и вода.
• В водном растворе образуется комплексная соль (тетрагидроксоцинкат натрия), $Na_2[Zn(OH)_4]$.

Формат задания, где нужно вписать два продукта, указывает на реакцию сплавления. Для составления уравнения необходимо взять 2 моль гидроксида натрия.

$Zn(OH)_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2ZnO_2 + 2H_2O$

Ответ: $Na_2ZnO_2 + 2H_2O$ (при сплавлении).

$Al(OH)_3 + KOH$

Решение

Аналогично предыдущему примеру, гидроксид алюминия реагирует со щелочью (гидроксидом калия, $KOH$), проявляя кислотные свойства. Его можно представить в виде алюминиевой кислоты ($H_3AlO_3$ или мета-форма $HAlO_2$). Продукты также зависят от условий:

• При сплавлении образуется соль и вода. В зависимости от соотношения реагентов могут получиться метаалюминат ($KAlO_2$) или ортоалюминат ($K_3AlO_3$).
• В водном растворе образуется комплексная соль (тетрагидроксоалюминат калия), $K[Al(OH)_4]$.

Так как в задании указано два продукта и не задано соотношение реагентов, наиболее распространенным вариантом для записи является образование метаалюмината калия при сплавлении.

$Al(OH)_3 + KOH \xrightarrow{t} KAlO_2 + 2H_2O$

Ответ: $KAlO_2 + 2H_2O$ (при сплавлении).