Контрольні запитання
Запитання 1
Що означає вираз «сполука виявляє амфотерні властивості»? Сполука виявляє подвійні властивості: кислотні й основні властивості залежно від природи доданого реагента.
Запитання 2
Які сполуки є амфотерними? Сполуки, для яких характерні і кислотні, і основні властивості, тобто оксиди і гідроксиди деяких елементів із валентностями II, III i IV.
Наведіть приклади.
Оксиди: BeO, ZnO, SnO, PbO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, TiO2.
Гідроксиди: Be(OН)2, Zn(OН)2, Sn(OН)2, Pb(OН)2, Al(OН)3, Fe(OН)3, Cr(OН)3, Ti(OН)4
Запитання 3
Які хімічні елементи та в яких валентностях утворюють амфотерні речовини? Берилій (II), Цинк (II), Станум (II), Плюмбум (II), Алюміній (III), Ферум (III), Хром (III), Титан (IV)
Завдання для засвоєння матеріалу
Вправа 1
Складіть рівняння реакції взаємодії цинк гідроксиду з калій гідроксидом у розчині та при сплавлянні. Назвіть продукти реакції.
У розчині:
Zn(OH)2 + 2KOH=K2[Zn(OH)4] Калій тетрагідроксоцинкат
Скласти формулу сполуки K2Zn(OH)4 можна, замінюючи у формулі цинкату K2ZnO2 кожний атом Оксигену (двовалентний елемент) на дві ОН-групи (одновалентні).
При сплавлянні:
Zn(OH)2 + 2KOH (сплавл.)=K2ZnO2 + 2H2O Калій цинкат і вода
Вправа 2
Складіть рівняння реакції взаємодії алюміній гідроксиду:
а) з хлоридною кислотою;
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
б) барій гідроксидом за сплавлянням;
За сплавляння можуть утворитися дві різні солі залежно від кількості доданого лугу:
2Al(OH)3 або 2H3AlO3+ 3Ba(OH)2 = Ba3(AlO3)2 + 6Н2О Барій ортоалюмінат і вода
2Al(OH)3 або 2H3AlO3+ Ba(OH)2 = Ba(AlO2)2 + 4Н2О Барій метаалюмінат і вода
в) барій оксидом.
За сплавляння можуть утворитися дві різні солі залежно від кількості оксиду:
2Al(OH)3 або 2H3AlO3+ 3BaO = Ba3(AlO3)2 + 3H2O
2Al(OH)3 або 2H3AlO3+ BaO = Ba(AlO2)2 + 3H2O
Вправа 3
Складіть рівняння реакцій утворення калій алюмінату K3AlO3 взаємодією:
а) амфотерного гідроксиду з лугом;
3KOH + Al(OH)3 = K3AlO3 + 3H2O
б) амфотерного оксиду з лугом;
Al2O3 + 6KOH = 2K3AlO3 + 3H2O
в) амфотерного гідроксиду з оснóвним оксидом;
2Al(OH)3 + 3K2O = 2K3AlO3 + 3H2O
г) двох оксидів.
Al2O3 + 3K2O = 2K3AlO3
Вправа 4
Кальцій оксид і алюміній оксид за зовнішнім виглядом майже однакові. Як їх можна розрізнити, використовуючи хімічні реакції? Кальцій оксид є основним оксидом, тому реагує з кислотами, але не реагує з лугами. Алюміній оксид є амфотерним оксидом, тому реагує з кислотами і лугами. Достатньо подіяти лугом. В реакцію вступить алюміній оксид.
Вправа 5
Які з наведених речовин — KOH, FeCl3, H2SO4 — можуть взаємодіяти:
а) з натрій гідроксидом;
Взаємодіє розчиннa сіль FeCl3 і кислота H2SO4
3NaOH + FeCl3 = 3NaCl + Fe(OH)3↓
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
б) купрум (II) гідроксидом;
Взаємодіє кислота H2SO4
Cu(OH)2↓ + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
в) цинк гідроксидом?
Взаємодіють луг КОН і кислота H2SO4
У розчині з лугом КОН:
Zn(OH)2 + 2KOH = K2Zn(OH)4 Натрій тетрагідроксоцинкат
При сплавлянні з лугом КОН:
Zn(OH)2 + 2KOH (сплавл.) = K2ZnO2 + 2H2O Калій цинкат і вода
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O
Вправа 6
З якими з наведених речовин взаємодіє натрій гідроксид: K2O, MgCO3, H3PO4, H2S, FeCl3, Fe(OH)2, AlCl3, Zn(OH)2, KCl, SO3? Складіть рівняння реакцій та назвіть продукти реакцій.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O Натрій ортофосфат і вода
2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O Натрій сульфід і вода
NaOH + FeCl3 = NaCl + Fe(OH)3↓ Натрій хлорид і ферум (ІІІ) гідроксид
3NaOH + AlCl3 = 3NaCl + Al(OH)3↓ Натрій хлорид і алюміній (ІІІ) гідроксид
При сплавлянні:
2NaOH + Zn(OH)2 = Na2ZnO2 + 2H2O Натрій цинкат і вода
У розчині:
2NaOH + Zn(OH)2 = Na2Zn(OН)4 Натрій тетрагідроксоцинкат
2NaOH + SO3 = Na2SO4 + H2O Натрій сульфат і вода
Вправа 7
Складіть рівняння реакцій, що відповідають таким перетворенням:
а) Al → Al2O3 → AlCl3 → Al(OH)3 → Na3AlO3;
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
AlCl3 + NaOH = Al(OH)3↓+ 3NaCl
Al(OH)3 + 3NaOH = Na3AlO3 + 3H2O
б) ZnSO4 → Zn(OH)2 → ZnO → K2ZnO2 → ZnCl2 → Zn(OH)2 → K2Zn(OH)4.
ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓+ Na2SO4
Zn(OH)2↓ = ZnO + H2O
ZnO + 2KOH = K2ZnO2
K2ZnO2 + 4HCl = 2KCl + ZnCl2 + 2H2O
ZnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Zn(OH)2↓
Zn(OH)2 + 2KOH = K2Zn(OH)4
Вправа 8
Обчисліть масу барій гідроксиду, що необхідний для добування барій цинкату масою 11,7 г із цинк оксиду.
Відомо: m(BaZnO2)=11,7 г
Знайти m(Ba(OH)2)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини BaZnO2 масою 11,7 г за формулою n=m/M, де
M=Mr г/моль
Mr(BaZnO2)=Ar(Ba)+Ar(Zn)+2•Ar(O)=137+65+2•16=234, М(BaZnO2)=234 г/моль
n(BaZnO2)=m(BaZnO2)/M(BaZnO2)=11,7 г : 234 г/моль=0,05 моль
2. Записуємо рівняння реакції: Ba(ОH)2 + ZnО = BaZnО2 + H2O
За рівнянням реакції n(Ва(OН)2):n(BaZnO2)=1:1, кількості речовини однакові, тому
n(Ba(OH)2)=n(BaZnO2)=0,05 моль
3. Обчислюємо масу Ba(OH)2 кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=n•M
Мr(Ba(ОH)2)=Ar(Ba)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=137+2•16+2•1=171, М(Ba(ОH)2)=171 г/моль
m(Ba(ОH)2)=n(Ba(OH)2)•M(Ba(ОH)2)=0,05 моль•171 г/моль=8,55 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: Ba(ОH)2+ZnО=BaZnО2+H2O
За рівнянням реакції n(Ba(OH)2)/1=n(BaZnO2)/1
У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини барій гідроксиду і барій цинкату на співвідношення мас.
m(Ba(OH)2)/М(Ba(OH)2)=m(BaZnO2)/M(BaZnO2)
Звідси виражаємо масу барій гідроксиду:
m(Ba(ОH)2)•М(BaZnO2)=М(Ba(ОH)2)•m(BaZnO2), тому
m(Ba(OH)2)=М(Ba(OH)2)•m(BaZnO2):M(BaZnO2)
Обчислюємо молярну масу речовин і підставляємо значення у формулу.
Mr(Ba(ОH)2)=Ar(Ba)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=137+2•16+2•1=171, М(Ba(ОH)2)=171 г/моль,
Mr(BaZnO2)=Ar(Ba)+Ar(Zn)+2•Ar(O)=137+65+2•16=234, М(BaZnO2)=234 г/моль
m(Ba(OH)2)=171 г/моль•11,7 г : 234 г/моль=8,55 г
Відповідь: 8,55 г
Вправа 9
До розчину цинк сульфату масою 483 г із масовою часткою солі 5 % додали розчин натрій гідроксиду до повного розчинення осаду. Обчисліть масу сполуки Цинку.
Відомо: m(р-ну ZnSO4)=483 г, ω(ZnSO4)=5%
Знайти m(Na2Zn(OH)4)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо масу цинк сульфату ZnSО4 у розчині:
m(ZnSO4)=m(р-ну ZnSO4)•ω(ZnSO4):100%=483 г•5%:100%=24,15 г
2. Обчислюємо кількість речовини ZnSO4 масою 24,15 г за формулою n=m/M, де
M=Mr г/моль
Mr(ZnSO4)=Ar(Zn)+Ar(S)+4•Ar(O)=65+32+4•16=161, М(ZnSO4)=161 г/моль
n(ZnSO4)=m(ZnOS4)/M(ZnSO4)=24,15 г : 161 г/моль=0,15 моль
3. Записуємо рівняння реакції:
ZnSО4 + 4NaОH = Na2SO4 + Na2Zn(ОH)4
За рівнянням реакції n(ZnSO4):n(Na2Zn(OH)4)=1:1, кількість речовини однакова,
n(Na2Zn(OH)4)=n(ZnSO2)=0,15 моль
4. Обчислюємо масу Na2Zn(OH)4 кількістю речовини 0,15 моль за формулою m=n•M
Mr(Na2Zn(ОH)4)=2•Ar(Na)+Ar(Zn)+4•Ar(O)+4•Ar(H)=2•23+65+4•16+4•1=179,
М(Na2Zn(ОH)4)=179 г/моль
m(Na2Zn(ОH)4)=n(Na2Zn(OH)4)•M(Na2Zn(ОH)4)=0,15 моль•179 г/моль=26,85 г
ІІ спосіб
Для визначення маси ZnSO4 у всьому розчині складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
у 100 г розчину міститься 5 г речовини ZnSO4, тоді
у 483 г розчину ― х г речовини ZnSO4
100 г / 483 г = 5 г / х г, тому
х г • 100 г = 5 г • 483 г
х = 5 г • 483 г : 100 г=24,15 г
Записуємо рівняння реакції ZnSО4+4NaОH=Na2SO4+Na2Zn(ОH)4
За рівнянням реакції n(ZnSO4)/1=n(Na2Zn(OH)4)/1
У цьому співвідношенні замінюємо кількості речовин на співвідношення мас.
m(ZnSO4)/М(ZnSO4)=m(Na2Zn(OH)4)/M(Na2Zn(OH)4)
Звідси виражаємо масу натрій тетрагідроксоцинкату:
m(Na2Zn(ОH)4)•М(ZnSO4)=М(Na2Zn(ОH)4)•m(ZnSO2), тому
m(Na2Zn(OH)4)=М(Na2Zn(OH)4)•m(ZnSO2):M(ZnSO4)
Обчислюємо молярні маси речовин і підставляємо значення у формулу.
Mr(ZnSO4)=Ar(Zn)+Ar(S)+4•Ar(O)=65+32+4•16=161, М(ZnSO4)=161 г/моль,
Mr(Na2Zn(ОH)4)=2•Ar(Na)+Ar(Zn)+4•Ar(O)+4•Ar(H)=2•23+65+4•16+4•1=179,
М(Na2Zn(ОH)4)=179 г/моль
m(Na2Zn(OH)4)=179 г/моль•24,15 г:161 г/моль=26,85 г
Відповідь: 26,85 г
------------------------------- у виданні 2016 року------------------------
2. Які сполуки є амфотерними? Сполуки, для яких характерні і кислотні, і основні властивості, тобто оксиди і гідроксиди деяких хімічних елементів у ступенях окиснення +2, +3 та +4.
Наведіть приклади.
Оксиди: BeO, ZnO, SnO, PbO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, TiO2.
Гідроксиди: Be(OН)2, Zn(OН)2, Sn(OН)2, Pb(OН)2, Al(OН)3, Fe(OН)3, Cr(OН)3, Ti(OН)4
3. Які хімічні елементи та в яких ступенях окиснення утворюють амфотерні речовини? Берилій (+2), Цинк (+2), Станум (+2), Плюмбум (+2), Алюміній (+3), Ферум (+3), Хром (+3), Титан (+4)