Страница 55 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания

5-10. Из списка оксидов выберите амфотерные: $SO_2$, $MgO$, $Al_2O_3$, $BaO$, $ZnO$, $B_2O_3$, $BeO$, $CrO$, $Cr_2O_3$.

Решение

Для определения амфотерных оксидов из предложенного списка необходимо проанализировать химические свойства каждого соединения. Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют двойственные свойства: они могут реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и с основаниями (проявляя кислотные свойства), образуя в обоих случаях соль и воду. Как правило, амфотерные свойства проявляют оксиды металлов со степенью окисления +3, +4, а также некоторые металлы в степени окисления +2 (например, $Zn, Be, Sn, Pb$).

Рассмотрим каждый оксид из списка:

• $SO_2$ (оксид серы(IV)) — оксид неметалла, является кислотным оксидом.
• $MgO$ (оксид магния) — оксид щелочноземельного металла, является основным оксидом.
• $Al_2O_3$ (оксид алюминия) — амфотерный оксид.
  Взаимодействие с кислотой: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$.
  Взаимодействие со щелочью: $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$.
• $BaO$ (оксид бария) — оксид щелочноземельного металла, является основным оксидом.
• $ZnO$ (оксид цинка) — амфотерный оксид.
  Взаимодействие с кислотой: $ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$.
  Взаимодействие со щелочью: $ZnO + 2KOH + H_2O \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]$.
• $B_2O_3$ (оксид бора) — оксид неметалла (или полуметалла), является кислотным оксидом.
• $BeO$ (оксид бериллия) — амфотерный оксид (является исключением среди оксидов металлов II группы).
  Взаимодействие с кислотой: $BeO + 2HNO_3 \rightarrow Be(NO_3)_2 + H_2O$.
  Взаимодействие со щелочью (при сплавлении): $BeO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2BeO_2 + H_2O$.
• $CrO$ (оксид хрома(II)) — оксид металла в степени окисления +2, является основным оксидом.
• $Cr_2O_3$ (оксид хрома(III)) — оксид металла в степени окисления +3, является амфотерным оксидом.
  Взаимодействие с кислотой: $Cr_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3H_2O$.
  Взаимодействие со щелочью (при сплавлении): $Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaCrO_2 + H_2O$.

Таким образом, к амфотерным оксидам из данного перечня относятся оксид алюминия, оксид цинка, оксид бериллия и оксид хрома(III).

Ответ: $Al_2O_3, ZnO, BeO, Cr_2O_3$.

$B_2O_3$, $CaO$, $Cr_2O_3$.

5-11. Из списка выберите элементы, которые образуют кислотные оксиды: сера, фосфор, магний, цинк, углерод, железо. Напишите формулы этих оксидов.

Решение

Кислотные оксиды — это оксиды, которые проявляют кислотные свойства. Как правило, их образуют элементы-неметаллы, а также металлы в высоких степенях окисления. Рассмотрим каждый элемент из предложенного списка, чтобы определить характер образуемых им оксидов.

• Сера (S) — это неметалл. Сера образует несколько оксидов, которые являются кислотными. Наиболее распространённые — оксид серы(IV) $SO_2$ и оксид серы(VI) $SO_3$. Оба реагируют с водой с образованием кислот (сернистой $H_2SO_3$ и серной $H_2SO_4$ соответственно). Следовательно, сера подходит.
• Фосфор (P) — это неметалл. Его высший оксид, оксид фосфора(V) $P_2O_5$, является типичным кислотным оксидом. При взаимодействии с водой он образует фосфорную кислоту $H_3PO_4$. Следовательно, фосфор подходит.
• Магний (Mg) — это активный металл (щелочноземельный). Он образует оксид магния $MgO$, который является основным оксидом. Следовательно, магний не подходит.
• Цинк (Zn) — это переходный металл. Он образует оксид цинка $ZnO$, который является амфотерным, то есть проявляет и основные, и кислотные свойства. Он не является чисто кислотным оксидом. Следовательно, цинк не подходит.
• Углерод (C) — это неметалл. Из двух его оксидов, $CO$ и $CO_2$, кислотным является оксид углерода(IV) $CO_2$ (углекислый газ). Ему соответствует слабая угольная кислота $H_2CO_3$. Оксид углерода(II) $CO$ является несолеобразующим. Так как углерод образует кислотный оксид, он подходит.
• Железо (Fe) — это переходный металл. Его оксиды ($FeO$, $Fe_2O_3$) проявляют в основном основные и амфотерные свойства. Кислотные оксиды для железа нехарактерны. Следовательно, железо не подходит.

Таким образом, из предложенного списка элементы, образующие кислотные оксиды, — это сера, фосфор и углерод.

Напишем формулы их наиболее характерных кислотных оксидов:

• Для серы: $SO_3$ (оксид серы(VI))
• Для фосфора: $P_2O_5$ (оксид фосфора(V))
• Для углерода: $CO_2$ (оксид углерода(IV))

Ответ: Элементы, которые образуют кислотные оксиды: сера, фосфор, углерод. Формулы этих оксидов: $SO_3$, $P_2O_5$, $CO_2$.

5-12. Из списка выберите элементы, которые образуют основные оксиды:кальций, хлор, азот, натрий, углерод, кремний, медь. Напишите формулыэтих оксидов.

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания. Как правило, их образуют металлы с низкой степенью окисления (обычно +1 или +2), в первую очередь щелочные (IА группа) и щелочноземельные (IIА группа) металлы, а также некоторые переходные металлы.

Проанализируем каждый элемент из предложенного списка на способность образовывать основные оксиды:

• Кальций (Ca): является щелочноземельным металлом (II группа). Образует типичный основный оксид.
• Хлор (Cl): неметалл. Образует кислотные оксиды (например, $Cl_2O_7$, $Cl_2O$).
• Азот (N): неметалл. Образует кислотные (например, $N_2O_5$) и несолеобразующие ($N_2O$, $NO$) оксиды.
• Натрий (Na): является щелочным металлом (I группа). Образует типичный основный оксид.
• Углерод (C): неметалл. Образует кислотный оксид ($CO_2$) и несолеобразующий оксид ($CO$).
• Кремний (Si): неметалл. Образует кислотный оксид ($SiO_2$).
• Медь (Cu): переходный металл. В степенях окисления +1 и +2 образует оксиды, которые проявляют основные свойства.

Таким образом, из данного списка элементами, образующими основные оксиды, являются кальций, натрий и медь.

Составим химические формулы этих оксидов:

• Оксид кальция: Степень окисления кальция ($Ca$) постоянна и равна +2, а степень окисления кислорода ($O$) – -2. Формула оксида: $CaO$.
• Оксид натрия: Степень окисления натрия ($Na$) постоянна и равна +1, а кислорода ($O$) – -2. Для составления формулы используем правило креста: $Na_2^ {+1}O_1^{-2}$. Формула оксида: $Na_2O$.
• Оксиды меди: Медь ($Cu$) — переходный металл с переменной степенью окисления, чаще всего +1 и +2. Оба соответствующих оксида являются основными.
  - Оксид меди(I): степень окисления меди +1. Формула: $Cu_2O$.
  - Оксид меди(II): степень окисления меди +2. Формула: $CuO$.

Ответ: Элементы, образующие основные оксиды: кальций, натрий, медь. Формулы этих оксидов: $CaO$, $Na_2O$, $CuO$, $Cu_2O$.

5-13. Дайте названия оксидам, формулы которых записаны ниже, и укажите их характер:

а) $N_2O_5$
$CaO$
$SO_3$
$Al_2O_3$

б) $BaO$
$Cl_2O_7$
$ZnO$
$V_2O_5$

в) $Cr_2O_3$
$CuO$
$SO_3$
$MoO_3$

г) $Cu_2O$
$SnO_2$
$Mn_2O_7$
$CO_2$

д) $BeO$
$P_2O_5$
$K_2O$
$CrO_3$

е) $WO_3$
$BeO$
$TeO_2$
$V_2O_5$

а)

Оксид азота(V) ($N_2O_5$) является кислотным оксидом, так как образован неметаллом (азотом) в высокой степени окисления +5. Оксид кальция ($CaO$) — типичный основный оксид, поскольку это оксид щелочноземельного металла. Оксид серы(VI) ($SO_3$) — кислотный оксид, так как соответствует высшей степени окисления неметалла серы (+6). Оксид алюминия ($Al_2O_3$) является амфотерным, так как проявляет и кислотные, и основные свойства.

Ответ: $N_2O_5$ — оксид азота(V), кислотный; $CaO$ — оксид кальция, основный; $SO_3$ — оксид серы(VI), кислотный; $Al_2O_3$ — оксид алюминия, амфотерный.

б)

Оксид бария ($BaO$) — основный оксид, так как барий — щелочноземельный металл. Оксид хлора(VII) ($Cl_2O_7$) — кислотный оксид, образованный неметаллом (хлором) в высшей степени окисления +7. Оксид цинка ($ZnO$) — классический пример амфотерного оксида. Оксид ванадия(V) ($V_2O_5$) — амфотерный оксид, так как ванадий в степени окисления +5 проявляет двойственные свойства (с преобладанием кислотных).

Ответ: $BaO$ — оксид бария, основный; $Cl_2O_7$ — оксид хлора(VII), кислотный; $ZnO$ — оксид цинка, амфотерный; $V_2O_5$ — оксид ванадия(V), амфотерный.

в)

Оксид хрома(III) ($Cr_2O_3$) является амфотерным, что характерно для оксидов хрома в степени окисления +3. Оксид меди(II) ($CuO$) — основный оксид, так как медь в степени окисления +2 проявляет основные свойства. Оксид серы(VI) ($SO_3$) — кислотный оксид. Оксид молибдена(VI) ($MoO_3$) — кислотный оксид, что типично для переходных металлов в высоких степенях окисления (+6).

Ответ: $Cr_2O_3$ — оксид хрома(III), амфотерный; $CuO$ — оксид меди(II), основный; $SO_3$ — оксид серы(VI), кислотный; $MoO_3$ — оксид молибдена(VI), кислотный.

г)

Оксид меди(I) ($Cu_2O$) — основный оксид, так как образован металлом в низкой степени окисления +1. Оксид олова(IV) ($SnO_2$) — амфотерный оксид, олово в степени окисления +4 проявляет амфотерность. Оксид марганца(VII) ($Mn_2O_7$) — кислотный оксид, что соответствует высшей степени окисления марганца +7. Оксид углерода(IV) ($CO_2$), или диоксид углерода, — типичный кислотный оксид неметалла.

Ответ: $Cu_2O$ — оксид меди(I), основный; $SnO_2$ — оксид олова(IV), амфотерный; $Mn_2O_7$ — оксид марганца(VII), кислотный; $CO_2$ — оксид углерода(IV), кислотный.

д)

Оксид бериллия ($BeO$) — амфотерный оксид. Бериллий является исключением среди металлов II группы и проявляет амфотерные свойства. Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — кислотный оксид, образован неметаллом в высокой степени окисления +5. Оксид калия ($K_2O$) — основный оксид, так как калий — щелочной металл. Оксид хрома(VI) ($CrO_3$) — кислотный оксид, что характерно для высокой степени окисления хрома (+6).

Ответ: $BeO$ — оксид бериллия, амфотерный; $P_2O_5$ — оксид фосфора(V), кислотный; $K_2O$ — оксид калия, основный; $CrO_3$ — оксид хрома(VI), кислотный.

е)

Оксид вольфрама(VI) ($WO_3$) — кислотный оксид, так как образован переходным металлом в высокой степени окисления +6. Оксид бериллия ($BeO$) — амфотерный оксид. Оксид теллура(IV) ($TeO_2$) — амфотерный оксид, так как теллур — металлоид, и его оксид в степени окисления +4 реагирует и с кислотами, и с основаниями. Оксид ванадия(V) ($V_2O_5$) является амфотерным оксидом.

Ответ: $WO_3$ — оксид вольфрама(VI), кислотный; $BeO$ — оксид бериллия, амфотерный; $TeO_2$ — оксид теллура(IV), амфотерный; $V_2O_5$ — оксид ванадия(V), амфотерный.

5-14. Некоторые металл образует ряд оксидов, среди которых $MO_3$, $MO$ и $M_2O_3$. Укажите, какой характер (основный, кислотный, амфотерный) имеет каждый из оксидов.

Решение

Химический характер оксидов (основный, кислотный или амфотерный) напрямую зависит от степени окисления металла, входящего в их состав. Существует общая закономерность: с ростом степени окисления металла в его оксидах основные свойства ослабевают, а кислотные усиливаются.

• Оксиды металлов в низких степенях окисления (+1, +2) обычно проявляют основные свойства.
• Оксиды металлов в промежуточных степенях окисления (+3, +4) чаще всего являются амфотерными.
• Оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6, +7) имеют кислотный характер.

Определим степень окисления металла (M) в каждом из оксидов, зная, что степень окисления кислорода в оксидах равна -2.

MO₃

Для этого оксида суммарный заряд атомов кислорода равен $3 \cdot (-2) = -6$. Чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления металла M должна быть $+6$. Высокая степень окисления $+6$ указывает на то, что оксид $MO_3$ является кислотным. Примером такого оксида является оксид хрома(VI) $CrO_3$.

Ответ: кислотный.

MO

В этом оксиде один атом кислорода со степенью окисления $-2$. Следовательно, для нейтральности молекулы металл M должен иметь степень окисления $+2$. Низкая степень окисления $+2$ характерна для основных оксидов. Примером может служить оксид марганца(II) $MnO$ или оксид железа(II) $FeO$.

Ответ: основный.

M₂O₃

Здесь суммарный заряд трех атомов кислорода равен $3 \cdot (-2) = -6$. Этот заряд компенсируется двумя атомами металла. Значит, на каждый атом металла приходится заряд $+3$ (так как $2 \cdot (+3) = +6$). Промежуточная степень окисления $+3$ соответствует амфотерным оксидам. Примерами являются оксид алюминия $Al_2O_3$ или оксид хрома(III) $Cr_2O_3$.

Ответ: амфотерный.

5-15. Составьте формулы следующих оксидов и укажите их характер:

a) оксид углерода$(IV)$

оксид натрия

оксид кальция

оксид серы$(VI)$

оксид фосфора$(V)$

оксид лития

б) оксид магния

оксид меди$(II)$

оксид марганца$(VII)$

оксид хрома$(III)$

оксид цинка

оксид селена$(VI)$

в) оксид фосфора$(V)$

оксид лития

оксид бериллия

г) оксид кремния

оксид хрома$(VI)$

оксид алюминия

оксид серы$(IV)$

оксид мышьяка$(III)$

оксид марганца$(II)$

оксид хрома$(II)$

оксид серебра

оксид марганца$(IV)$

а) оксид углерода(IV): Степень окисления углерода (C) равна +4, а кислорода (O) -2. Для составления формулы необходимо уравнять суммарные степени окисления. Наименьшее общее кратное для 4 и 2 равно 4. Следовательно, на один атом углерода приходится два атома кислорода. Формула - $CO_2$. Оксиды неметаллов в высоких степенях окисления являются кислотными. $CO_2$ является ангидридом угольной кислоты.

Ответ: $CO_2$ - кислотный оксид.

оксид натрия: Натрий (Na) - щелочной металл I группы, его степень окисления постоянна и равна +1. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $Na_2O$. Оксиды щелочных металлов являются основными.

Ответ: $Na_2O$ - основный оксид.

оксид кальция: Кальций (Ca) - щелочноземельный металл II группы, его степень окисления равна +2. Степень окисления кислорода (O) -2. Степени окисления уравновешивают друг друга в соотношении 1:1. Формула - $CaO$. Оксиды щелочноземельных металлов являются основными.

Ответ: $CaO$ - основный оксид.

оксид серы(VI): Степень окисления серы (S) равна +6, кислорода (O) -2. Наименьшее общее кратное 6 и 2 равно 6. Формула - $SO_3$. Это оксид неметалла в высшей степени окисления, который является ангидридом серной кислоты ($H_2SO_4$), следовательно, это кислотный оксид.

Ответ: $SO_3$ - кислотный оксид.

оксид фосфора(V): Степень окисления фосфора (P) равна +5, кислорода (O) -2. Наименьшее общее кратное 5 и 2 равно 10. Формула - $P_2O_5$. Это оксид неметалла в высшей степени окисления, ангидрид фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), следовательно, это кислотный оксид.

Ответ: $P_2O_5$ - кислотный оксид.

оксид лития: Литий (Li) - щелочной металл I группы со степенью окисления +1. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $Li_2O$. Оксиды щелочных металлов являются основными.

Ответ: $Li_2O$ - основный оксид.

б) оксид магния: Магний (Mg) - металл II группы со степенью окисления +2. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $MgO$. Оксид активного металла, является основным.

Ответ: $MgO$ - основный оксид.

оксид меди(II): Степень окисления меди (Cu) равна +2, кислорода (O) -2. Формула - $CuO$. Оксиды переходных металлов в степени окисления +2, как правило, проявляют основные свойства.

Ответ: $CuO$ - основный оксид.

оксид марганца(VII): Степень окисления марганца (Mn) равна +7, кислорода (O) -2. Формула - $Mn_2O_7$. Оксиды переходных металлов в высших степенях окисления (от +5 до +7) проявляют кислотные свойства. $Mn_2O_7$ - ангидрид марганцовой кислоты ($HMnO_4$).

Ответ: $Mn_2O_7$ - кислотный оксид.

оксид хрома(III): Степень окисления хрома (Cr) равна +3, кислорода (O) -2. Формула - $Cr_2O_3$. Оксиды металлов в промежуточных степенях окисления (+3, +4) обычно амфотерны, то есть реагируют и с кислотами, и с щелочами.

Ответ: $Cr_2O_3$ - амфотерный оксид.

оксид цинка: Цинк (Zn) имеет постоянную степень окисления +2. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $ZnO$. Оксид цинка является классическим примером амфотерного оксида.

Ответ: $ZnO$ - амфотерный оксид.

оксид селена(VI): Селен (Se) - неметалл VI группы, степень окисления +6. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $SeO_3$. Оксид неметалла в высокой степени окисления, является кислотным.

Ответ: $SeO_3$ - кислотный оксид.

в) оксид фосфора(V): Степень окисления фосфора (P) +5, кислорода (O) -2. Формула - $P_2O_5$. Это кислотный оксид (ангидрид фосфорной кислоты).

Ответ: $P_2O_5$ - кислотный оксид.

оксид лития: Степень окисления лития (Li) +1, кислорода (O) -2. Формула - $Li_2O$. Оксид щелочного металла, является основным.

Ответ: $Li_2O$ - основный оксид.

оксид бериллия: Бериллий (Be) - металл II группы со степенью окисления +2. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $BeO$. Несмотря на положение в группе, оксид бериллия является амфотерным из-за малого радиуса и высокой поляризующей способности иона $Be^{2+}$.

Ответ: $BeO$ - амфотерный оксид.

г) оксид кремния: Наиболее устойчивая степень окисления кремния (Si) +4. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $SiO_2$. Оксид неметалла, является кислотным.

Ответ: $SiO_2$ - кислотный оксид.

оксид хрома(VI): Степень окисления хрома (Cr) +6, кислорода (O) -2. Формула - $CrO_3$. Оксид переходного металла в высшей степени окисления, является кислотным (ангидрид хромовых кислот).

Ответ: $CrO_3$ - кислотный оксид.

оксид алюминия: Алюминий (Al) - металл III группы со степенью окисления +3. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $Al_2O_3$. Является классическим амфотерным оксидом.

Ответ: $Al_2O_3$ - амфотерный оксид.

оксид серы(IV): Степень окисления серы (S) +4, кислорода (O) -2. Формула - $SO_2$. Оксид неметалла, является кислотным (ангидрид сернистой кислоты $H_2SO_3$).

Ответ: $SO_2$ - кислотный оксид.

оксид мышьяка(III): Степень окисления мышьяка (As) +3, кислорода (O) -2. Формула - $As_2O_3$. Оксид металлоида, проявляет амфотерные свойства с преобладанием кислотных.

Ответ: $As_2O_3$ - амфотерный оксид.

оксид хрома(II): Степень окисления хрома (Cr) +2, кислорода (O) -2. Формула - $CrO$. Оксиды переходных металлов в низких степенях окисления (+1, +2) проявляют основные свойства.

Ответ: $CrO$ - основный оксид.

оксид серебра: Серебро (Ag) в соединениях обычно проявляет степень окисления +1. Степень окисления кислорода (O) -2. Формула - $Ag_2O$. Проявляет основные свойства.

Ответ: $Ag_2O$ - основный оксид.

оксид марганца(II): Степень окисления марганца (Mn) +2, кислорода (O) -2. Формула - $MnO$. Оксид переходного металла в низкой степени окисления, является основным.

Ответ: $MnO$ - основный оксид.

оксид марганца(IV): Степень окисления марганца (Mn) +4, кислорода (O) -2. Формула - $MnO_2$. Оксид переходного металла в промежуточной степени окисления, является амфотерным.

Ответ: $MnO_2$ - амфотерный оксид.