Страница 150 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

На какие две группы делят гидроксиды?

Приведите примеры кислот и оснований.

На какие две группы делят гидроксиды?

Гидроксиды — это класс неорганических соединений, которые можно рассматривать как продукты взаимодействия оксидов с водой. В зависимости от химических свойств соответствующего оксида (основного, кислотного или амфотерного), гидроксиды принято делить на три группы, однако фундаментальное разделение происходит на две основные: основания и кислоты.

• Основания (основные гидроксиды). Это гидроксиды, которые образованы атомами металлов. Они проявляют основные свойства, то есть способны реагировать с кислотами с образованием соли и воды. В их молекулах содержатся одна или несколько гидроксогрупп ($-OH$). Основания, в свою очередь, делятся на растворимые в воде (щёлочи, например, гидроксид натрия $NaOH$) и нерастворимые в воде (например, гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$).
• Кислоты (кислотные гидроксиды). В школьном курсе химии под кислотными гидроксидами чаще всего понимают кислородсодержащие кислоты. Они образованы атомами неметаллов. Они проявляют кислотные свойства, то есть диссоциируют в водном растворе с образованием катионов водорода $H^+$ и аниона кислотного остатка. Например, серная кислота $H_2SO_4$ или азотная кислота $HNO_3$.

Стоит также упомянуть третью группу — амфотерные гидроксиды (например, гидроксид цинка $Zn(OH)_2$ или гидроксид алюминия $Al(OH)_3$). Эти соединения проявляют двойственные свойства: в реакциях с сильными кислотами они ведут себя как основания, а в реакциях с сильными основаниями (щелочами) — как кислоты.

Ответ: Гидроксиды делят на две основные группы: основания (основные гидроксиды) и кислоты (кислотные гидроксиды).

Приведите примеры кислот и оснований.

Ниже приведены примеры наиболее распространенных кислот и оснований.

Примеры кислот:

• Серная кислота: $H_2SO_4$
• Азотная кислота: $HNO_3$
• Соляная (хлороводородная) кислота: $HCl$
• Фосфорная (ортофосфорная) кислота: $H_3PO_4$
• Угольная кислота: $H_2CO_3$

Примеры оснований:

• Гидроксид натрия (щёлочь): $NaOH$
• Гидроксид калия (щёлочь): $KOH$
• Гидроксид кальция (растворимое основание): $Ca(OH)_2$
• Гидроксид меди(II) (нерастворимое основание): $Cu(OH)_2$
• Гидроксид железа(III) (нерастворимое основание): $Fe(OH)_3$

Ответ: Примеры кислот: $H_2SO_4$, $HNO_3$, $HCl$. Примеры оснований: $NaOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$.

Лабораторный опыт 1. Свойства растворимых и нерастворимых оснований

Не забывайте о правилах техники безопасности!

1) Рассмотрите выданные вам в пробирках гидроксиды натрия, кальция, меди(II) и железа(III), отметьте их агрегатное состояние и цвет.

2) Прилейте в пробирки по 3–4 мл воды и взболтайте. Мутные жидкости отфильтруйте. К растворам добавьте по нескольку капель раствора фенолфталеина.

Как изменилась окраска фенолфталеина? Почему?

1) Рассмотрите выданные вам в пробирках гидроксиды натрия, кальция, меди(II) и железа(III), отметьте их агрегатное состояние и цвет.

Все выданные гидроксиды при обычных условиях являются твердыми веществами.

• Гидроксид натрия ($NaOH$) — твердое вещество белого цвета, гигроскопичное, часто представлено в виде гранул или чешуек.

• Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — твердый рыхлый порошок белого цвета.

• Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) — твердый аморфный (студенистый) осадок голубого цвета.

• Гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$) — твердый аморфный (студенистый) осадок бурого (красно-коричневого) цвета.

Ответ: Все гидроксиды являются твердыми веществами. Гидроксиды натрия и кальция — белого цвета. Гидроксид меди(II) — голубого цвета. Гидроксид железа(III) — бурого цвета.

2) Прилейте в пробирки по 3–4 мл воды и взболтайте. Мутные жидкости отфильтруйте. К растворам добавьте по нескольку капель раствора фенолфталеина.

При добавлении воды и взбалтывании наблюдаются следующие изменения:

• В пробирке с гидроксидом натрия ($NaOH$) вещество хорошо растворяется в воде с выделением тепла, образуя прозрачный бесцветный раствор.

• В пробирке с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$) вещество растворяется плохо (является малорастворимым), образуя мутную белую жидкость — взвесь, называемую известковым молоком. После фильтрования этой взвеси получается прозрачный, бесцветный раствор — известковая вода.

• В пробирках с гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$) и гидроксидом железа(III) ($Fe(OH)_3$) вещества практически не растворяются в воде. Они образуют взвеси исходного цвета (голубую и бурую соответственно). При фильтровании этих жидкостей гидроксиды остаются на фильтре, а фильтратом является практически чистая вода.

После добавления индикатора фенолфталеина к полученным растворам (и фильтратам) происходит следующее:

Как изменилась окраска фенолфталеина? Почему?

Окраска фенолфталеина изменилась только в пробирках с растворимыми основаниями (щелочами).

• В растворах гидроксида натрия и гидроксида кальция (известковой воде) фенолфталеин приобретает яркую малиновую окраску.

• В пробирках с гидроксидом меди(II) и гидроксидом железа(III) (точнее, в фильтратах после их отделения) фенолфталеин не меняет своей окраски, то есть жидкость остается бесцветной.

Причина (Почему?):

Изменение окраски фенолфталеина на малиновую свидетельствует о наличии щелочной среды в растворе. Щелочная среда создается избытком гидроксид-ионов ($OH^-$).

Гидроксид натрия и гидроксид кальция являются щелочами — растворимыми в воде основаниями. При растворении они диссоциируют (распадаются на ионы), образуя в растворе гидроксид-ионы:

$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$

$Ca(OH)_2 \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2OH^-$

Именно эти гидроксид-ионы и создают щелочную среду, в которой фенолфталеин становится малиновым.

Гидроксид меди(II) и гидроксид железа(III) являются нерастворимыми основаниями. Они не растворяются в воде и, следовательно, не диссоциируют, то есть не создают в растворе достаточной концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$). Поэтому среда в этих пробирках остается нейтральной, и окраска фенолфталеина не изменяется.

Ответ: Окраска фенолфталеина стала малиновой в растворах гидроксида натрия и гидроксида кальция, поскольку это растворимые основания (щелочи), которые диссоциируют в воде с образованием гидроксид-ионов ($OH^-$), создавая щелочную среду. В пробирках с нерастворимыми гидроксидами меди(II) и железа(III) окраска индикатора не изменилась, так как они не диссоциируют и не создают щелочную среду.