Страница 62 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Свойства металлов, оксидов металлов, оснований.

Свойства металлов

Металлы — это элементы, которые в химических реакциях, как правило, отдают электроны, проявляя свойства восстановителей. Их свойства можно разделить на физические и химические.

Физические свойства:

• Металлический блеск (способность отражать свет).

• Высокая электро- и теплопроводность, обусловленная наличием свободных электронов в кристаллической решетке.

• Пластичность (ковкость и тягучесть) — способность изменять форму под давлением без разрушения.

• Твердое агрегатное состояние при стандартных условиях (кроме ртути, которая является жидкостью).

• Как правило, высокие температуры плавления и кипения (исключения: щелочные металлы, ртуть, галлий).

• Высокая плотность (исключения: щелочные и щелочноземельные металлы).

Химические свойства:

• Взаимодействие с неметаллами. Металлы реагируют с кислородом (образуя оксиды), галогенами (образуя галогениды), серой (образуя сульфиды) и др.
  Пример: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$
  $Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

• Взаимодействие с водой. Реакция зависит от активности металла:

  • Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) реагируют с водой при обычных условиях с образованием щелочи и водорода: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

  • Металлы средней активности (например, Al, Zn, Fe) реагируют с водой при нагревании, образуя оксид и водород: $Zn + H_2O \xrightarrow{t} ZnO + H_2\uparrow$

  • Неактивные металлы (Cu, Ag, Au, Pt) с водой не реагируют.

• Взаимодействие с кислотами. Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из растворов кислот-неокислителей (например, HCl, разбавленная $H_2SO_4$).
  $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
  С кислотами-окислителями (азотной кислотой, концентрированной серной кислотой) реакция идет по-другому, без выделения водорода.

• Взаимодействие с растворами солей. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.
  $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

• Некоторые металлы (амфотерные, например, Al, Zn, Be) могут реагировать с растворами щелочей.
  $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$

Ответ: Металлы характеризуются набором типичных физических свойств (блеск, проводимость, пластичность) и химических свойств, основанных на их способности быть восстановителями. Они реагируют с неметаллами, водой, кислотами, солями менее активных металлов, а амфотерные металлы — и со щелочами.

Свойства оксидов металлов

Оксиды металлов — это соединения металлов с кислородом. В зависимости от степени окисления металла и его природы, оксиды делятся на основные, амфотерные и кислотные.

• Основные оксиды. Образованы, как правило, металлами в низких степенях окисления (+1, +2), например, $Na_2O, CaO, CuO$.

  • Реагируют с кислотами с образованием соли и воды: $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$.

  • Реагируют с кислотными оксидами с образованием соли: $Na_2O + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4$.

  • Оксиды активных металлов (щелочных и щелочноземельных) реагируют с водой, образуя щелочи: $K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$.

• Амфотерные оксиды. Образованы металлами, проявляющими двойственные свойства (например, $Al_2O_3, ZnO, BeO, Cr_2O_3$). Они реагируют и с кислотами, и со щелочами.

  • Как основные оксиды, реагируют с сильными кислотами: $ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$.

  • Как кислотные оксиды, реагируют со щелочами. В растворе образуются комплексные соли: $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$. При сплавлении образуются средние соли: $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$.

• Кислотные оксиды. Образованы металлами в высоких степенях окисления (обычно +5 и выше), например, $CrO_3, Mn_2O_7$.

  • Реагируют с водой с образованием соответствующих кислот: $CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2CrO_4$.

  • Реагируют со щелочами с образованием соли и воды: $Mn_2O_7 + 2KOH \rightarrow 2KMnO_4 + H_2O$.

  • Реагируют с основными оксидами с образованием соли: $SO_3 + CaO \rightarrow CaSO_4$.

Ответ: Свойства оксидов металлов зависят от природы металла и его степени окисления. Они могут быть основными (реагируют с кислотами), кислотными (реагируют с основаниями) или амфотерными (реагируют и с кислотами, и с основаниями).

Свойства оснований

Основания — это сложные вещества, состоящие из катиона металла (или иона аммония $NH_4^+$) и одной или нескольких гидроксогрупп ($-OH$). Делятся на растворимые в воде (щелочи) и нерастворимые.

Общие свойства (характерны в основном для щелочей):

• Изменяют окраску индикаторов: лакмус становится синим, метилоранж — желтым, а фенолфталеин (только в щелочах) — малиновым.

• Вступают в реакцию нейтрализации с кислотами, образуя соль и воду: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$. Это свойство характерно для всех оснований.

Специфические свойства щелочей (растворимых оснований):

• Реагируют с кислотными оксидами: $2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$.

• Реагируют с растворами солей, если в результате реакции образуется нерастворимое вещество (осадок) или газ: $Ba(OH)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2KOH$.

• Реагируют с амфотерными металлами, оксидами и гидроксидами: $2NaOH + Zn(OH)_2 \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$.

Специфические свойства нерастворимых оснований:

• Не изменяют окраску индикаторов, так как практически не диссоциируют в воде.

• Разлагаются при нагревании на соответствующий оксид металла и воду. Щелочи (кроме $LiOH$) термически устойчивы.
  $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Амфотерные гидроксиды (например, $Al(OH)_3, Zn(OH)_2$) обладают свойствами как слабых оснований (реагируют с кислотами), так и слабых кислот (реагируют со щелочами).

Ответ: Основания — это соединения металлов с гидроксогруппами. Все они реагируют с кислотами. Растворимые основания (щелочи) также взаимодействуют с кислотными оксидами, солями и амфотерными соединениями. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются.

Свойства неметаллов, оксидов неметаллов, кислот.

Свойства неметаллов

Неметаллы — это химические элементы, которые проявляют склонность к присоединению электронов, обладая высокой электроотрицательностью. Они занимают правый верхний угол Периодической системы Д.И. Менделеева.

Физические свойства:

• Агрегатное состояние: При нормальных условиях неметаллы могут быть газами (например, $H_2, N_2, O_2, F_2, Cl_2$), жидкостью (бром $Br_2$) или твёрдыми веществами (например, углерод $C$, фосфор $P$, сера $S$, иод $I_2$).
• Внешний вид: Большинство твёрдых неметаллов не имеют металлического блеска (исключения: иод, графит), они хрупкие и имеют разнообразную окраску (сера — жёлтая, фосфор — белый или красный, бром — красно-бурый).
• Тепло- и электропроводность: Неметаллы, как правило, плохо проводят тепло и электрический ток (исключение — графит, одна из аллотропных модификаций углерода).
• Аллотропия: Для многих неметаллов характерно явление аллотропии — существование нескольких простых веществ, образованных одним и тем же химическим элементом (например, у кислорода — кислород $O_2$ и озон $O_3$; у углерода — алмаз, графит, карбин, фуллерены).

Химические свойства:

• Окислительные свойства: Благодаря высокой электроотрицательности, неметаллы в реакциях с металлами, водородом и менее электроотрицательными неметаллами выступают в роли окислителей, принимая электроны.
  - С металлами образуют соли: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$
  - С водородом образуют летучие водородные соединения: $H_2 + S \rightarrow H_2S$
  - С другими неметаллами: $P_4 + 10Cl_2 \rightarrow 4PCl_5$
• Восстановительные свойства: Неметаллы могут выступать в роли восстановителей в реакциях с более электроотрицательными элементами, в первую очередь с кислородом и фтором.
  - $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$ (сера — восстановитель)
  - $C + 2F_2 \rightarrow CF_4$ (углерод — восстановитель)
• Образование кислотных оксидов: Большинство неметаллов образуют кислотные оксиды, которым соответствуют кислоты.

Ответ: Неметаллы — химические элементы, характеризующиеся высокой электроотрицательностью. В реакциях они, как правило, принимают электроны, выступая окислителями. Их простые вещества могут быть газами, жидкостями или твёрдыми веществами, не проводят электрический ток (кроме графита) и не обладают металлическим блеском. Высшие оксиды неметаллов и соответствующие им гидроксиды являются кислотными.

Свойства оксидов неметаллов

Оксиды неметаллов — это бинарные соединения неметаллов с кислородом. По своим химическим свойствам они делятся на две группы: кислотные и несолеобразующие (безразличные).

• Кислотные оксиды: Это большинство оксидов неметаллов. Им соответствуют кислородсодержащие кислоты. Примеры: $CO_2$ (оксид углерода(IV)), $SO_2$ (оксид серы(IV)), $SO_3$ (оксид серы(VI)), $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)), $N_2O_5$ (оксид азота(V)), $SiO_2$ (оксид кремния(IV)).
• Несолеобразующие оксиды: Это оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями и не образуют солей. Их немного: $CO$ (оксид углерода(II), угарный газ), $NO$ (оксид азота(II)), $N_2O$ (оксид азота(I)).

Химические свойства кислотных оксидов:

• Взаимодействие с водой: Большинство кислотных оксидов (кроме $SiO_2$) реагируют с водой, образуя соответствующие кислоты.
  $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)
  $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота)
• Взаимодействие с основаниями (щелочами): Кислотные оксиды реагируют с основаниями, образуя соль и воду.
  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
• Взаимодействие с основными оксидами: Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами, образуя соли.
  $SO_2 + CaO \rightarrow CaSO_3$

Ответ: Большинство оксидов неметаллов являются кислотными (например, $CO_2, SO_3, P_2O_5$). Они взаимодействуют с водой с образованием кислот, с основаниями и основными оксидами с образованием соли. Существуют также несолеобразующие (безразличные) оксиды ($CO, NO, N_2O$), которые не проявляют кислотно-основных свойств.

Свойства кислот

С точки зрения теории электролитической диссоциации, кислоты — это электролиты, которые при диссоциации в водных растворах образуют в качестве катионов только ионы водорода $H^+$ (или, точнее, ионы гидроксония $H_3O^+$).

Общие химические свойства кислот (обусловлены наличием ионов $H^+$):

• Действие на индикаторы: Кислоты изменяют окраску индикаторов: лакмус становится красным, метиловый оранжевый — розовым.
• Взаимодействие с металлами: Кислоты (кроме $HNO_3$ и концентрированной $H_2SO_4$) реагируют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода ($H_2$), с образованием соли и выделением водорода.
  $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
• Взаимодействие с основными оксидами: Кислоты реагируют с основными оксидами, образуя соль и воду.
  $H_2SO_4 + CuO \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
• Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации): Кислоты реагируют с основаниями (как растворимыми, так и нерастворимыми) с образованием соли и воды.
  $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$
  $2HNO_3 + Cu(OH)_2 \downarrow \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$
• Взаимодействие с солями: Кислоты реагируют с солями, если в результате реакции образуется осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (например, вода). Реакция идет, если исходная кислота сильнее той, которая образуется.
  - Выделение газа: $2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$
  - Образование осадка: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

Ответ: Кислоты — это электролиты, которые в водных растворах диссоциируют с образованием катионов водорода ($H^+$) и анионов кислотного остатка. Их общие химические свойства включают: изменение окраски индикаторов, реакции с металлами (стоящими до водорода в ряду активности), основными оксидами, основаниями (реакция нейтрализации) и солями (если образуется газ, осадок или слабый электролит).