Страница 55 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

1. Оксиды — это __________

1. Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2. Общая формула оксидов: $Э_xO_y$, где Э — это химический элемент (металл или неметалл).

По своим химическим свойствам оксиды делятся на две большие группы: солеобразующие и несолеобразующие.

Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые при взаимодействии с кислотами или основаниями образуют соли. Они, в свою очередь, подразделяются на:

• Основные оксиды. Образованы металлами с низкой степенью окисления (как правило, +1 и +2). Они реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Примеры: оксид натрия $Na_2O$, оксид меди(II) $CuO$.

• Кислотные оксиды. Образованы неметаллами или металлами с высокой степенью окисления (от +4 до +7). Они реагируют с основаниями с образованием соли и воды. Примеры: оксид углерода(IV) $CO_2$, оксид серы(VI) $SO_3$, оксид хрома(VI) $CrO_3$.

• Амфотерные оксиды. Образованы, как правило, металлами с промежуточной степенью окисления (+3, +4, иногда +2). Они проявляют двойственные свойства, то есть могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами). Примеры: оксид алюминия $Al_2O_3$, оксид цинка $ZnO$.

Несолеобразующие (безразличные) оксиды — это оксиды, которые не проявляют ни кислотных, ни основных свойств и не образуют солей. Их немного, например: $CO$ (угарный газ), $NO$, $N_2O$.

Следует отличать оксиды от других соединений, содержащих кислород. Например, соединение $OF_2$ (фторид кислорода) не является оксидом, так как фтор более электроотрицателен, чем кислород, и степень окисления кислорода в нем положительная (+2). Также к оксидам не относятся пероксиды (содержат ион $O_2^{2-}$), надпероксиды ($O_2^{-}$) и озониды ($O_3^{-}$).

Ответ: Оксиды — это бинарные (состоящие из двух элементов) соединения химических элементов с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления -2.

2. Общий способ образования названий оксидов:

Решение

Название оксида (соединения элемента с кислородом) по международной номенклатуре ИЮПАК строится по общему правилу. Оно состоит из слова «оксид» и названия химического элемента, стоящего в родительном падеже. Способ именования зависит от того, постоянную или переменную валентность (степень окисления) проявляет элемент в соединениях.

1. Элементы с постоянной валентностью

Если химический элемент имеет постоянную валентность, то в названии оксида она не указывается. Формула названия:
слово «оксид» + название элемента в родительном падеже

К таким элементам относятся щелочные (Li, Na, K) и щелочноземельные металлы (Mg, Ca, Ba), а также Al, Zn, Ag и некоторые другие.

Примеры:
$Na_2O$ – оксид натрия (валентность натрия всегда I)
$CaO$ – оксид кальция (валентность кальция всегда II)
$Al_2O_3$ – оксид алюминия (валентность алюминия всегда III)

2. Элементы с переменной валентностью

Если элемент может проявлять разные валентности, то её значение в данном конкретном соединении необходимо указать. Валентность записывается римскими цифрами в круглых скобках сразу после названия элемента (без пробела). Формула названия:
слово «оксид» + название элемента в родительном падеже (валентность римской цифрой)

Этот способ применяется для большинства переходных металлов (Fe, Cu, Cr, Mn и др.) и многих неметаллов (S, N, P, Cl и др.).

Примеры:
$FeO$ – оксид железа(II)
$Fe_2O_3$ – оксид железа(III)
$SO_2$ – оксид серы(IV)
$SO_3$ – оксид серы(VI)
$N_2O_5$ – оксид азота(V)

3. Использование греческих приставок

Альтернативный способ, часто используемый для оксидов неметаллов, – это указание числа атомов каждого элемента с помощью греческих приставок (моно- (1), ди- (2), три- (3), тетра- (4), пента- (5) и т.д.). Приставка «моно-» у названия элемента (не у кислорода) обычно опускается.

Примеры:
$CO$ – монооксид углерода
$CO_2$ – диоксид углерода (или двуокись углерода)
$P_2O_5$ – пентаоксид дифосфора
$Cl_2O_7$ – гептаоксид дихлора

Ответ: Общий способ образования названий оксидов: к слову «оксид» добавляется название элемента в родительном падеже. Если элемент проявляет переменную валентность, её значение указывают римскими цифрами в скобках после названия элемента (например, $Cu_2O$ – оксид меди(I), $CuO$ – оксид меди(II)). Для элементов с постоянной валентностью её не указывают (например, $K_2O$ – оксид калия). Также возможно использование греческих приставок для обозначения количества атомов (например, $SO_3$ – триоксид серы).

3. Дайте названия оксидов:

а) $NO$

б) $N_2O$

в) $NO_2$

г) $N_2O_3$

д) $N_2O_5$

Не производя вычислений, расположите данные оксиды в порядке возрастания в них массовой доли азота.

а) NO

В этом оксиде кислород имеет степень окисления -2. Так как молекула электронейтральна, степень окисления азота равна +2. Название оксида образуется с указанием валентности (степени окисления) элемента, если она переменная. Название: оксид азота(II). Также используется название монооксид азота.

Ответ: Оксид азота(II).

б) N₂O

Степень окисления кислорода -2. Суммарный заряд двух атомов азота должен быть +2, чтобы компенсировать заряд кислорода. Следовательно, степень окисления каждого атома азота равна +1. Название: оксид азота(I). Также используется название оксид диазота или закись азота.

Ответ: Оксид азота(I).

в) NO₂

Степень окисления кислорода -2, у двух атомов кислорода суммарный заряд -4. Следовательно, степень окисления азота +4. Название: оксид азота(IV). Также используется название диоксид азота.

Ответ: Оксид азота(IV).

г) N₂O₃

Степень окисления кислорода -2, у трех атомов кислорода суммарный заряд -6. Суммарный заряд двух атомов азота должен быть +6. Следовательно, степень окисления каждого атома азота +3. Название: оксид азота(III).

Ответ: Оксид азота(III).

д) N₂O₅

Степень окисления кислорода -2, у пяти атомов кислорода суммарный заряд -10. Суммарный заряд двух атомов азота должен быть +10. Следовательно, степень окисления каждого атома азота +5. Название: оксид азота(V).

Ответ: Оксид азота(V).

Расположение оксидов в порядке возрастания в них массовой доли азота

Массовая доля азота ($ \omega(N) $) в оксиде зависит от соотношения масс азота и кислорода. Атомная масса азота ($Ar(N) \approx 14$ а.е.м.) меньше атомной массы кислорода ($Ar(O) \approx 16$ а.е.м.). Чтобы расположить оксиды в порядке возрастания массовой доли азота без вычислений, нужно проанализировать, в каком из них на одну и ту же массу азота приходится больше или меньше массы кислорода. Проще говоря, чем больше атомов кислорода приходится на один атом азота, тем меньше будет массовая доля азота.

Найдем соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота для каждого оксида:

Для N₂O₅: соотношение $O/N = 5/2 = 2.5$
Для NO₂: соотношение $O/N = 2/1 = 2$
Для N₂O₃: соотношение $O/N = 3/2 = 1.5$
Для NO: соотношение $O/N = 1/1 = 1$
Для N₂O: соотношение $O/N = 1/2 = 0.5$

Чем больше это соотношение, тем больше в оксиде доля кислорода и, соответственно, меньше доля азота. Таким образом, чтобы расположить оксиды в порядке возрастания массовой доли азота, их следует расположить в порядке убывания найденного соотношения O/N.

Ряд по возрастанию массовой доли азота будет выглядеть следующим образом: от оксида с наибольшим относительным содержанием кислорода (N₂O₅) к оксиду с наименьшим (N₂O).

Ответ: N₂O₅, NO₂, N₂O₃, NO, N₂O.

4. Составьте формулы оксидов:

а) хлора(I)

б) хлора(III)

в) хлора(V)

г) хлора(VII)

Не производя вычислений, расположите данные оксиды в порядке уменьшения в них массовой доли хлора.

а) хлора(I)

Оксиды — это бинарные соединения химических элементов с кислородом, в которых кислород имеет степень окисления -2 (проявляет валентность II). В названии оксида римская цифра (I) указывает на валентность хлора. Для составления химической формулы по валентности необходимо найти наименьшее общее кратное (НОК) для валентностей элементов и разделить его на валентность каждого элемента, чтобы найти индексы.
Валентность хлора $Cl$ равна I.
Валентность кислорода $O$ равна II.
НОК(I, II) = 2.
Индекс для хлора: $2 / I = 2$.
Индекс для кислорода: $2 / II = 1$.
Формула оксида: $Cl_2O$.
Ответ: $Cl_2O$.

б) хлора(III)

Валентность хлора $Cl$ равна III, валентность кислорода $O$ — II.
НОК(III, II) = 6.
Индекс для хлора: $6 / III = 2$.
Индекс для кислорода: $6 / II = 3$.
Формула оксида: $Cl_2O_3$.
Ответ: $Cl_2O_3$.

в) хлора(V)

Валентность хлора $Cl$ равна V, валентность кислорода $O$ — II.
НОК(V, II) = 10.
Индекс для хлора: $10 / V = 2$.
Индекс для кислорода: $10 / II = 5$.
Формула оксида: $Cl_2O_5$.
Ответ: $Cl_2O_5$.

г) хлора(VII)

Валентность хлора $Cl$ равна VII, валентность кислорода $O$ — II.
НОК(VII, II) = 14.
Индекс для хлора: $14 / VII = 2$.
Индекс для кислорода: $14 / II = 7$.
Формула оксида: $Cl_2O_7$.
Ответ: $Cl_2O_7$.

Расположение оксидов в порядке уменьшения в них массовой доли хлора

Массовая доля элемента ($\omega$) в соединении вычисляется по формуле: $\omega(Эл) = \frac{n \cdot Ar(Эл)}{Mr(соед.)}$, где $n$ — число атомов элемента, $Ar(Эл)$ — его относительная атомная масса, $Mr(соед.)$ — относительная молекулярная масса соединения.
Рассмотрим ряд оксидов: $Cl_2O$, $Cl_2O_3$, $Cl_2O_5$, $Cl_2O_7$.
Во всех этих оксидах число атомов хлора одинаково и равно 2. Это означает, что числитель в формуле для расчета массовой доли хлора ($2 \cdot Ar(Cl)$) является постоянной величиной для всех этих соединений.
Знаменатель — относительная молекулярная масса оксида ($Mr(Cl_2O_y) = 2 \cdot Ar(Cl) + y \cdot Ar(O)$) — увеличивается с ростом числа атомов кислорода ($y$).
В математике известно, что для дроби с постоянным положительным числителем, чем больше знаменатель, тем меньше значение самой дроби.
Следовательно, массовая доля хлора будет уменьшаться по мере увеличения числа атомов кислорода в молекуле оксида. Таким образом, чтобы расположить оксиды в порядке уменьшения массовой доли хлора, их нужно расположить в порядке увеличения содержания в них кислорода.
Ответ: $Cl_2O$, $Cl_2O_3$, $Cl_2O_5$, $Cl_2O_7$.

5. Уравнение реакции гашения извести

Тип реакции:

а) по составу реагентов и продуктов _____

б) по тепловому эффекту _____

Гашение извести — это процесс взаимодействия оксида кальция ($CaO$, негашеная известь) с водой ($H_2O$), в результате которого образуется гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$, гашеная известь или "пушонка").

Уравнение реакции: $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$

а) по составу реагентов и продуктов

В этой реакции два исходных вещества (оксид кальция и вода) соединяются, образуя одно более сложное вещество (гидроксид кальция). Такие реакции, при которых из двух или нескольких простых или сложных веществ образуется одно более сложное вещество, классифицируются как реакции соединения.

Ответ: реакция соединения.

б) по тепловому эффекту

Реакция гашения извести протекает с выделением значительного количества теплоты. Процесс настолько интенсивен, что вода может закипеть. Реакции, идущие с выделением теплоты в окружающую среду, называются экзотермическими. Тепловой эффект ($Q$) в уравнении такой реакции имеет положительное значение: $CaO + H_2O = Ca(OH)_2 + Q$.

Ответ: экзотермическая реакция.

6. Уравнение реакции обжига известняка

Тип реакции:

а) по составу реагентов и продуктов

б) по тепловому эффекту

Уравнение реакции обжига известняка (основной компонент - карбонат кальция):

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$

а) по составу реагентов и продуктов

В данной реакции из одного сложного исходного вещества (реагента) — карбоната кальция ($CaCO_3$) — образуются два новых, более простых вещества (продукта) — оксид кальция ($CaO$) и диоксид углерода ($CO_2$). Реакции, в ходе которых из одного сложного вещества образуется несколько других веществ, называются реакциями разложения. Следовательно, эта реакция является реакцией разложения.

Ответ: реакция разложения.

б) по тепловому эффекту

Обжиг известняка, или его термическое разложение, происходит при высокой температуре (около 900-1000 °C). Это означает, что для протекания реакции требуется постоянный подвод энергии (теплоты) извне. Реакции, которые протекают с поглощением теплоты, называются эндотермическими. Тепловой эффект ($Q$) такой реакции принято считать отрицательным, а изменение энтальпии ($\Delta H$) — положительным. Термохимическое уравнение можно записать как $CaCO_3 = CaO + CO_2 - 178 \text{ кДж}$ или $CaCO_3 = CaO + CO_2; \Delta H = +178 \text{ кДж/моль}$.

Ответ: эндотермическая реакция.