Перевірте себе
1. На які групи класифікують оксиди? Основні, кислотні і амфотерні оксиди.
2. Які оксиди називають основними? Кислотними? Амфотерними?
Оксиди, гідрати яких є основами, називаються основними.
Оксиди, гідрати яких є кислотами, називаються кислотними.
Оксиди, які здатні проявляти подвійні властивості, називаються амфотерними.
Застосуйте свої знання й уміння
Вправа 1. Класифікуйте оксиди:
Основні: FeO, Na2O, BaO, K2O, MnO.
Кислотні: SO3, CO2, N2O5, P2O5, SO2.
Вправа 2. Наведіть по два приклади основних, кислотних і амфотерних оксидів.
Основні: калій оксид K2O, купрум (II) оксид CuO.
Кислотні: сульфур (IV) оксид SO2, сульфур (VI) оксид SO3.
Амфотерні: алюміній оксид Al2O3, цинк оксид ZnO.
Вправа 3. Назвіть найважливіші індикатори. Лакмус, метиловий оранжевий, фенолфталеїн, універсальний індикатор.
Вправа 4. Схарактеризуйте хімічні властивості основних оксидів на прикладі літій оксиду.
1. Взаємодіють з водою, утворюючи луги (розчинні основи).
Li2O + H2O = 2LiOH
2. Взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду.
Li2O + 2HCl = 2LiCl + H2O
3. Взаємодіють з кислотними і амфотерними оксидами, утворюючи сіль.
Li2O + SO3 = Li2SO4
Li2O + ZnO = Li2ZnO2
Вправа 5. Схарактеризуйте хімічні властивості кислотних оксидів на прикладі сульфур (VI) оксиду.
1. Взаємодіють з водою, утворюючи кислоти.
SO3 + H2O = H2SO4
2. Взаємодіють з лугами (розчинними основами), утворюючи сіль і воду.
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
3. Взаємодіють з основними оксидами, утворюючи сіль.
SO3 + Na2O = Na2SO4
Вправа 6. Оксид одного з хімічних елементів реагує з водою. У водному розчині продукту реакції фенолфталеїн набуває малинового забарвлення. Класифікуйте оксид. Поясніть, до якого класу неорганічних сполук належить продукт його гідратації.
Основний оксид, продукт його гідратації - це луг, який змінює забарвлення цього індикатора на малиновий колір, тому належить до класу основ.
Вправа 7. Оксид одного з хімічних елементів реагує з водою. У водному розчині продукту реакції метиловий оранжевий набуває рожевого забарвлення. Класифікуйте оксид. Поясніть, до якого класу неорганічних сполук належить продукт його гідратації.
Кислотний оксид, продукт його гідратації - це кислота, яка змінює забарвлення цього індикатора на рожевий колір, тому належить до класу кислот.
Вправа 8. Відтворіть хімічні рівняння за наведеними фрагментами, визначте, які з них відповідають реакціям обміну:
а) SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O; Реакція обміну.
б) BaO + H2O = Ba(OH)2;
в) SiO2 + CaO = CaSiO3;
г) CrO3 + H2O = H2CrO4;
д) SO3 + ... = FeSO4 + H2O; Нерозчинна основа Fe(OH)2 з кислотним оксидом не взаємодіє.
е) HBr + CaO = CaBr2 + H2O. Реакція обміну.
Вправа 9. Складіть хімічні формули гідратів, які відповідають оксидам Калію, Магнію, Селену (IV), Хлору (VII). KOH, Mg(OH)2, H2SeO3, HClO4.
Вправа 10*. 2004 року в ЗМІ з’явилося повідомлення: «Наука приходить на допомогу кулінарії: винайдено упаковку, яка після відкорковування здатна розігріти харчі до потрібної температури. Між стінками бляшанки у двох окремих контейнерах містяться кальцій оксид і вода (рис. 23.6). Щойно бляшанкувідкорковують – два реагенти змішуються й харчі нагріваються». Оцініть вірогідність цієї інформації, обґрунтуйте свою думку. Реакція кальцій оксиду з водою відбувається дуже бурхливо, супроводжується виділенням теплової енергії.
Вправа 11*. Для ліквідації шаруватих хмар застосовують сухий лід. Його розпорошують з висоти кількох тисяч метрів. Потрапляючи до хмар, частинки реагенту концентрують вологу навколо себе, «витягаючи» з хмар воду. У результаті практично відразу починається рясний дощ. Складіть рівняння реакції, яка відбувається під час перебігу описаного процесу. Спрогнозуйте забарвлення універсального індикаторного папірця в цій дощовій воді.
Явище розчинення в дощових краплях газуватих забруднювачів повітря (оксидів Сульфуру SО2, SО3 і Нітрогену NО2) з утворенням кислот (сульфітна H2SО3, сульфатна H2SО4, нітратна HNО3) і потрапляння їх на землю, називається кислотними дощами. Забарвлення індикаторного папірця стає червоним.
Рівняння реакцій:
SO2 + H2O = H2SO3
SO3 + H2O = H2SO4
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 в надлишку О2.
Вправа 12*. Чи не найдавніший метод фарбування в білий колір – побілка. Цей простий і доступний прийом декоративної обробки крізь віки дійшов до наших днів. Не оминули його увагою й письменники. Марк Твен описав кумедну історію з побілкою паркану: «Том вийшов... із цебром вапна й довгим пензлем... Зітхнувши, він умочив у вапно пензель, провів ним по верхній дошці, потім проробив те саме знову й зупинився: як мізерно виглядала біла смужка порівняно з величезним простором нефарбованого паркану!» З наведеного опису випливає, що для побілки використовували суміш гашеного вапна з водою. Така фарба із часом стає ще міцнішою, бо перетворюється на крейду. Пригадайте, який кислотний оксид міститься в повітрі, й складіть рівняння відповідної реакції.
Сa(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
гашене карбон (IV) оксид, крейда
вапно або вуглекислий газ
Вправа 13. «Увага! Негашене вапно необхідно зберігати в закритій тарі, захищеній від доступу вологи. Негашене вапно зберігати не більше 30 діб, тому що під час доступу повітря воно втрачає активність». Поясніть це застереження з інструкції щодо використання негашеного вапна. Складіть рівняння відповідних реакцій.
СaO + H2O = Ca(OH)2 Процес гашення вапна.
СaO + CO2 = CaCO3↓ Утворення вапняку.
Вправа 14. Обчисліть і порівняйте масові частки хімічних елементів у кислотних оксидах СO2, SO3.
1. Обчислюємо масові частки елементів у оксиді СО2:
Mr(СO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44
ω(С)=Ar(C)/Mr(CO2)=12:44=0,27, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 27%.
Масову частку Оксигену можна знайти так:
ω(O)= 100% - ω(С)= 100% - 27% = 73%
чи так:
ω(O)=2•Ar(O)/Mr(CO2)=2•16:44=0,73 або 73%.
2. Обчислюємо масові частки елементів у оксиді SО3:
Mr(SO3)=Ar(S)+3•Ar(O)=32+3•16=80
ω(S)=Ar(S)/Mr(SO3)=32/80=0,4, або 40%.
ω(O)= 100% - ω(S)= 100% - 40%=60%.
Відповідь: масова частка Оксигену більша в оксиді СO2; масова частка Сульфуру більша, ніж масова частка Карбону.
Вправа 15. Обчисліть маси (г) основних оксидів Li2O i CaO, узятих кількістю речовини 0,5 моль.
Відомо: v(Li2O)=v(CaO)=0,5 моль. Знайти: m(Li2O)-?, m(CaO)-?
Розв'язування.
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n•M, де M=Mr г/моль.
Mr(Li2O)=2•Ar(Li)+Ar(O)=2•7+16=30, тому M(Li2O)=30 г/моль.
m(Li2O)=n(Li2O)•M(Li2O)=0,5 моль•30 г/моль=15 г.
Mr(CaO)=Ar(Ca)+Ar(O)=40+16=56, тому M(CaO)=56 г/моль.
m(CaO)=n(CaO)•M(CaO)=0,5 моль•56 г/моль=28 г.
Відповідь: 15 г і 28 г.
Вправа 16. Обчисліть кількість молекул та масу (г) несолетворних оксидів N2O i CO, кількістю речовини 0,25 моль.
Відомо: v(N2O)=v(CO)=0,25 моль.
Знайти: N(N2O)-?, N(CO)-?, m(N2O)-?, m(CO)-?
Розв'язування.
Число структурних частинок (молекул) обчислюємо за формулою N=n•NA, де NА-стала Авогадро і чисельно дорівнює 6,02•1023моль-1.
N(N2O)=N(CO)=0,25 моль • 6,02•1023моль-1=1,505•1023
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n•M, де M=Mr г/моль.
Mr(N2O)=2•Ar(N)+Ar(O)=2•14+16=44, тому M(N2O)=44 г/моль.
m(N2O)=n(N2O)•M(N2O)=0,25 моль•44 г/моль=11 г.
Mr(CO)=Ar(C)+Ar(O)=12+16=28, тому M(CO)=28 г/моль.
m(CO)=n(CO)•M(CO)=0,25 моль•28 г/моль=7 г.
Відповідь: 1,505•1023 молекул, маса N2O 11 г i маса CO 7 г.
Вправа 17. Обчисліть масу (г) кальцій карбонату, який утвориться внаслідок взаємодії кальцій оксиду масою 112 г з карбон (IV) оксидом.
Відомо: m(CaO)=112 г. Знайти: m(CaCO3)-?, V(CO2)-?
Розв'язування.
І спосіб
Кількість речовини заданої маси обчислюємо за формулою: n=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(CaO)=Ar(Ca)+Ar(O)=40+16=56, тому M(CaO)=56 г/моль.
n(CaO)=m(CaO)/M(CaO)=112 г: 56 г/моль=2 моль;
Записуємо хімічне рівняння: СaO+CO2=CaCO3
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння.
Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль кальцій оксиду i 1 моль карбон (IV) оксиду з утворенням 1 моль кальцій карбонату, записуємо співвідношення речовин
n(CaO):n(CO2):n(CaCO3)=1:1:1, кількості речовин однакові, тому
n(CO2)=n(CaCO3)=n(CaO)=2 моль.
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(CaCO3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3●Ar(O)=40+12+3●16=100, тому
M(CaCO3)=100 г/моль.
m(CaCO3)=n(CaCO3)●M(CaCO3)=2 моль●100 г/моль=200 г.
Об'єм заданої кількості речовини обчислюємо за формулою V=n●Vm, де Vm -постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль .
V(CO2)=n(CO2)●Vm=2 моль●22,4 л/моль=44,8 л;
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
а) Записуємо хімічне рівняння:
112 г х л у г
СaO + CO2 = CaCO3
56 г 22,4 л 100 г
Над формулами сполук СaO, CO2 i CaCO3 записуємо наведену в умові задачі масу кальцій оксиду (112 г) та невідомі об'єм карбон (IV) оксиду (х л) і масу кальцій карбонату (у г), а під формулами сполук - об'єм і масу відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) кальцій оксиду і кальцій карбонату й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль кальцій оксиду СаО і 1 моль вуглекислого газу СO2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л) з утворенням 1 моль кальцій карбонату.
Mr(CaO)=Ar(Ca)+Ar(O)=40+16=56, тому M(CaO)=56 г/моль.
Маса 1 моль СаО = 56 г.
Mr(CaCO3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3●Ar(O)=40+12+3●16=100, тому
M(CaCO3)=100 г/моль. Маса 1 моль СаСО3 = 100 г.
Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду:
за рівнянням реакції з 56 г СаО утворюється 22,4 л СO2,
за умовою задачі з 112 г СаО - х л СO2.
56 г / 112 г = 22,4 л / х л
х л • 56 г = 22,4 л • 112 г
х = 22,4 л • 112 г / 56 г
х =V(CO2)=44,8 л
Пропорція для обчислення маси кальцій карбонату:
за рівнянням реакції з 56 г СаО утворюється 100 г СaCO3,
за умовою задачі з 112 г СaO - у г CaCO3.
56 г / 112 г = 100 г / у г
у г • 56 г = 100 г • 112 г
у = 100 г • 112 г / 56 г
у =m(CaCO3)= 200 г.
Відповідь: маса 200 г і об'єм 44,8 л.