Перевірте себе
1. Що таке амфотерність? Здатність деяких хімічних сполук залежно від умов виявляти або основні, або кислотні властивості.
2. Гідроксиди яких хімічних елементів є амфотерними? Цинку, Берилію, Алюмінію, Плюмбуму (II), Стануму (II), Хрому (III), Феруму (III), Титану (IV) тощо.
3. Чи трапляються амфотерні гідроксиди у природі? Трапляються досить рідко. Наприклад, цинк гідроксид, алюміній гідроксид входять до складу мінералів.
Застосуйте свої знання й уміння
Вправа 1. Наведіть приклади амфотерних гідроксидів. Цинк гідроксид, берилій гідроксид, алюміній гідроксид, плюмбум (II) гідроксид, ферум (III) гідроксид.
Поясніть, гідроксиди яких елементів – металічних чи неметалічних – є амфотерними. Гідроксиди металічних елементів.
Вправа 2. Пригадайте, які гідроксиди входять до складу антацидного препарату «Маалокс». Складіть рівняння хімічних реакцій за участю гідроксидів, які відбуваються внаслідок змішування цього препарату з розчинами:
а) нітратної кислоти;
Al(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O
Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O
б) калій гідроксиду.
Al(OH)3 + 3KOH = K3AlO3 + 3H2O
Вправа 3. Зазвичай стічні води очищують від розчинних солей Алюмінію, Цинку та Хрому (ІІІ), обробляючи їх лугом, наприклад натрій гідроксидом. Поясніть, чому надлишок лугу зменшує ефективність очищення. Бо надлишок лугу вступає в реакцію з утвореним амфотерним гідроксидом, утворюючи сіль та воду.
Відповідь підтвердьте рівняннями хімічних реакцій.
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl
3NaOH + Al(OH)3↓ = Na3AlO3 + 3H2O
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
2NaOH + Zn(OH)2↓= Na2ZnO2 + 2H2O
CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaCl
3NaOH + Cr(OH)3↓ = Na3CrO3 + 3H2O
Вправа 4. За рисунком 32.4 опишіть хід досліду й спостереження під час добування нерозчинного гідроксиду й доведення його амфотерності.
Нерозчинні основи добувають дією лугів на їх солі.
2NaOH + ZnCl2 = 2NaCl + Zn(OH)2↓ Спостерігаємо утворюється осаду.
Доведемо амфотерність добутого гідроксиду.
1. Zn(OH)2↓ + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O Спостерігаємо розчинення осаду.
2. Zn(OH)2↓ + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O Спостерігаємо розчинення осаду.
Вправа 5. Обчисліть масу (г) цинк хлориду, який можна добути із цинк гідроксиду кількістю речовини 8 моль.
Відомо: n(Zn(OH)2)=8 моль. Знайти: m(ZnCl2)-?
Розв'язування.
І спосіб
Записуємо хімічне рівняння: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль цинк гідроксиду з утворенням 1 моль цинк хлориду, записуємо співвідношення речовин n(Zn(OH)2):n(ZnCl2)=1:1, кількості речовини однакові, тому
n(ZnCl2)=n(Zn(OH)2)=8 моль.
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(ZnCl2)=Ar(Zn)+2•Ar(Cl)=65+2•35,5=136, тому M(ZnCl2)=136 г/моль.
m(ZnCl2)=n(ZnCl2)•M(ZnCl2)=8 моль•136 г/моль=1088 г=1 кг 88 г.
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
Записуємо хімічне рівняння:
8 моль х г
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
1 моль 136 г
Над формулами сполук Zn(OH)2 і ZnCl2 записуємо наведену в умові задачі кількість речовини гідроксиду (8 моль) і невідому масу солі (х г), а під формулами сполук - кількість речовини і масу відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) солі ZnCl2 й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль цинк гідроксиду Zn(OH)2 з утвореннм 1 моль цинк хлориду ZnCl2.
Mr(ZnCl2)=Ar(Zn)+2•Ar(Cl)=65+2•35,5=136, тому
M(ZnCl2)=136 г/моль. Маса 1 моль = 136 г.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 1 моль Zn(OH)2 утворюється 136 г ZnCl2,
за умовою задачі з 8 моль Zn(OH)2 - х г ZnCl2.
1 моль / 8 моль = 136 г / х г
х г • 1 моль = 8 моль • 136 г
х = 8 моль • 136 г : 1 моль
х = m(ZnCl2)=1088 г = 1 кг 88 г
Відповідь: 1 кг 88 г.
Вправа 6. Обчисліть максимальну масу (кг) хром (ІІІ) гідроксиду, який можна осадити зі стічних вод натрій гідроксидом масою 4 кг.
Відомо: m(NaOH)=4 кг. Знайти: m(Cr(OH)3)-?
Розв'язування.
І спосіб
Кількість речовини заданої маси обчислюємо за формулою: n=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, тому M(NaOH)=40 кг/кмоль.
n(NaOH)=m(NaOH)/M(NaOH)=4 кг : 40 кг/кмоль=0,1 кмоль.
Записуємо хімічне рівняння: Cr(OH)3+3NaOH=Na3CrO3+3H2O
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль хром (III) гідроксиду з 3 моль натрій гідроксиду записуємо співвідношення речовин n(Cr(OH)3):n(NaOH)=1:3. Виражаємо кількість речовини хром (III) гідроксиду через кількість речовини натрій гідроксиду та обчислюємо її:
n(Сr(OH)3)=n(NaOH):3=0,1 кмоль:3=0,033 кмоль.
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(Сr(OH)3)=Ar(Cr)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=52+3•16+3•1=103, тому
M(Сr(OH)3)=103 кг/кмоль.
m(Сr(OH)3)=n(Сr(OH)3)•M(Сr(OH)3)=0,033 кмоль•103 кг/кмоль=3,4 кг
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
Записуємо хімічне рівняння:
х кг 4 кг
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3CrO3 + 3H2O
103 кг 120 кг
Над формулами сполук NaOH i Cr(OH)3 записуємо наведену в умові задачі масу (4 кг) і невідому масу (х кг), а під формулами сполук - маси відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль хром (III) гідроксиду Cr(OH)3 i масу 3 моль натрій гідроксиду NaOH.
Mr(Сr(OH)3)=Ar(Cr)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=52+3•16+3•1=103, тому
M(Сr(OH)3)=103 кг/кмоль. Маса 1 кмоль = 103 кг.
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, тому M(NaOH)=40 кг/кмоль.
Маса 1 кмоль = 40 кг, а маса 3 кмоль = 120 кг.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції 120 кг NaOH реагує з 103 кг Cr(OH)3,
за умовою задачі 4 кг NaOH - х кг Cr(OH)3.
120 кг / 4 кг = 103 кг / х кг
х кг • 120 кг = 103 кг • 4 кг
х = 103 кг • 4 кг : 120 кг
х = m(Cr(OH)3)=3,4 кг
Відповідь: 3,4 кг.
Вправа 7*. Одна таблетка препарату «Маалокс» містить алюміній гідроксид масою 400 мг та магній гідроксид масою 400 мг. Обчисліть масу (г) гідроген хлориду, розчиненого у шлунковому соку, який витратиться на повну нейтралізацію амфотерного гідроксиду, що міститься в 10 таблетках препарату.
Відомо: m(Al(OH)3)=10•400 мг=4000 мг=4 г. Знайти: m(HCl)-?
Розв'язування.
І спосіб
Кількість речовини заданої маси обчислюємо за формулою: n=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, тому
M(Al(OH)3)=78 г/моль.
n(Al(OH)3)=m(Al(OH)3)/M(Al(OH)3)=4 г : 78 г/моль=0,05 моль.
Записуємо хімічне рівняння: Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль алюміній гідроксиду з 3 моль хлоридною кислотою записуємо співвідношення речовин n(Al(OH)3):n(HCl)=1:3. Виражаємо кількість речовини хлоридної кислоти через кількість речовини алюміній гідроксиду та обчислюємо її:
n(HCl)=n(Al(OH)3)•3=0,05 моль•3=0,15 моль.
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, тому M(HCl)=36,5 г/моль.
m(HCl)=n(HCl)•M(HCl)=0,15 моль•36,5 г/моль=5 г
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
Записуємо хімічне рівняння:
4 г х г
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
78 г 109,5 г
Над формулами сполук Al(OH)3 i HCl записуємо наведену в умові задачі масу (4 г) і невідому масу (х г), а під формулами сполук - маси відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль алюміній гідроксиду Al(OH)3 i масу 3 моль хлоридної кислоти HCl.
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, тому
M(Al(OH)3)=78 г/моль. Маса 1 моль=78 г.
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, тому M(HCl)=36,5 г/моль.
Маса 1 моль = 36,5 г, а маса 3 моль = 109,5 г.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції 78 г Al(OH)3 реагує з 109,5 г HCl,
за умовою задачі 4 г Al(OH)3 - х г HCl.
78 г / 4 г = 109,5 г / х г
х г • 78 г = 109,5 г • 4 г
х = 109,5 г • 4 г : 78 г
х = m(HCl)=5 г
Відповідь: 5 г.