Упражнение 245 Какие соединения называют амфотерными? Некоторые оксиды и гидроксиды металлических элементов, которые проявляют как основные, так и кислотные свойства.
Назовите несколько амфотерных оксидов и гидроксидов.
| Амфотерные оксиды | Амфотерные гидроксиды |
|
цинк оксид ZnO бериллий оксид BeO плюмбум (ІІ) оксид PbO станум (ІІ) оксид SnO алюминий оксид Al2O3 хром (ІІІ) оксид Cr2O3 феррум (ІІІ) оксид Fe2O3 |
цинк гидроксид Zn(OH)2 бериллий гидроксид Be(OH)2 плюмбум (ІІ) гидроксид Pb(OH)2 станум (ІІ) гидроксид Sn(OH)2 алюминий гидроксид Al(OH)3 хром (ІІІ) гидроксид Cr(OH)3 феррум (ІІІ) гидроксид Fe(OH)3 |
Упражнение 246 Допишите схемы реакций с участием соединений Цинка и Aлюминия и составьте химические уравнения:
a) ZnO + 2НСl = ZnCl2 + H2O
ZnO + SiO2 = ZnSiO3 при нагревании
Zn(OH)2 + Ca(OH)2 = CaZnO2 + 2H2O
кальций цинкат
б) Аl(OН)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3LiOH (р-н) = Li3(Al(OH)6] - калий гексагидроксоалюминат
Al(OH)3 + LiOH (р-н) = Li(Al(OH)4] - калий тетрагидроксоалюминат
2Al(OH)3 + 3Mg(OH)2 = Mg3(AlO3)2 + 6H2O
магний ортоалюминат
2Al(OH)3 + Mg(OH)2 = Mg(AlO2)2 + 4H2O
магний метаалюминат
Составить формулу соединения Li3Al(OH)6 можно, заменяя в формуле литий ортоалюмината Li3AlO3 каждый атом Оксигена (двовалентный элемент) на две ОН-группы (одновалентные).
Составить формулу соединения LiAl(OH)4 можно, заменяя в формуле литий метаалюмината LiAlO2 каждый атом Оксигена (двовалентный элемент) на две ОН-группы (одновалентные).
Упражнение 247 Допишите схемы реакций и составьте химические уравнения:
a) Pb(OH)2 + 2НВг = PbBr2 + 2H2O
SnO + 2NaOH = Na2SnO2 + H2O
Sn(OH)2 = SnO + H2O при нагревании
б) 2Fe(OH)3 + 3Н2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O
Cr2O3 + 3Li2O = 2Li3CrO3 или Cr2O3 + Li2O = 2LiCrO2
2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O при нагревании
Упражнение 248 Составьте уравнения реакций бериллий оксида с барий гидроксидом (при нагревании) и раствором этого основания.
BeO + Ba(OH)2 = BaBeO2 + H2O при нагревании
BeO + Ba(OH)2 + H2O = Ba[BeOH4]
барий тетрагидроксобериллиат
Упражнение 249 Как бы вы различили белые порошки гидроксидов Магния и Цинка, учитывая разницу в химических свойствах этих соединений? Принимая во внимание то, что цинк гидроксид, в отличие от магний гидроксида, является амфотерным, эти соединения можно распознать с помощью щелочи, например, NaOH.
Наблюдаем растворение осадка цинк гидроксида.
Zn(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Упражнение 250 Амфотерный гидроксид имеет относительную формульную массу 103. Какова формула этого соединения?
Амфотерные гидроксиды имеют две или три гидроксильные группы ОН.
Mr(OH)=Ar(O)+Ar(H)=16+1=17
Если гидроксильных групп две, то относительная атомная масса неизвестного металла равна 103-2•17=69. Такого металла не существует.
Если гидроксильных групп три, то относительная атомная масса неизвестного металла равна 103-3•17=5. Такую относительную атомную массу имеет металл хром.
Итак, формула амфотерного соединения Cr(OH)3
Упражнение 251 Какая масса феррум (ІІІ) оксида содержит столько ионов, сколько молекул содержится в 11 г карбон (IV) оксида?
Дано: m(СО2)=11 г, Nмолекул(СО2)=Nионов(Fe2O3)
Найти: m(Fe2O3)-?
Решение
І способ
Вычисляем количество вещества карбон (IV) оксида массой 11 г по формуле: n=m/M,
где M=Mrг/моль
Mr(СО2)=Ar(С)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль
n(СО2)=m(СО2) : M(СО2)=11 г : 44 г/моль=0,25 моль
Вычисляем молярную массу феррум (III) оксида.
Mr(Fe2О3)=2•Ar(Fe)+3•Ar(O)=2•56+3•16=160, M(Fe2О3)=160 г/моль
Маса 1 моль = 160 г
Формульная единица оксида Fe2О3 состоит с 2 ионов Fe3+ и 3 ионов О2-. Поэтому в 1 моль оксида Fe2О3 содержится 2 моль ионов Fe2+ и 3 моль ионов О2- или 5 моль всех ионов.
Составляем пропорцию и решаем её:
5 моль всех ионов содержатся в 160 г соединения, тогда
0,25 моль всех ионов ― у х г соединения.
5 моль / 0,25 моль = 160 г / х г
х г • 5 моль = 160 г • 0,25 моль
х=160 г • 0,25 моль : 5 моль=8 г
ІІ способ
1. Вычисляем количество вещества карбон (IV) оксида массой 11 г по формуле: n=m/M,
где M=Mrг/моль
Mr(СО2)=Ar(С)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль
n(СО2)=m(СО2) : M(СО2)=11 г : 44 г/моль=0,25 моль
2. Вычисляем молярную массу Fe2O3
Mr(Fe2О3)=2•Ar(Fe)+3•Ar(O)=2•56+3•16=160, M(Fe2О3)=160 г/моль
Масса 1 моль Fe2О3 равна 160 г
Формульная единица оксида Fe2О3 состоит с 2 ионов Fe3+ и 3 ионов О2-. Поэтому в 1 моль оксида Fe2О3 содержится 2 моль ионов Fe2+ и 3 моль ионов О2- или 5 моль всех ионов.
3. Вычисляем число структурных частиц (молекул, ионов) по формуле: N=n•NA, где NA- постоянная Авогадро и численно равна 6,02•1023моль-1
N(СО2)=n(СО2)•NA=0,25 моль•6,02•1023моль-1=1,505•1023
N(Fe2О3)=n(Fe2О3)•NA=5 моль•6,02•1023моль-1=30,1•1023
Составляем пропорцию и решаем её:
30,1•1023 всех ионов солдержатся в 160 г соединения, тогда
1,505•1023 всех ионов ― у х г соединения.
30,1•1023 / 1,505•1023 = 160 г / х г
х г • 30,1•1023 = 160 г • 1,505•1023
х=160 г • 1,505•1023 : 30,1•1023=8 г
Ответ: 8 г
Упражнение 252 В результате термического разложения 39 г алюминий гидроксида образовалось 20 г алюминий оксида. Полностью ли разложилось соединение?
Дано: m(Al(OH)3)=39 г, m(Al2O3)=20 г
Найти: полностью ли разложилось соединение-?
Решение
І способ
Составляем химическое уравнение:
х г 20 г
2Al(OH)3↓ = Al2O3 + 3H2O
156 г 102 г
Над формулами соединений Al2O3 и Al(OH)3 записываем приведенную в условии задачи массу оксида (20 г) и неизвестную массу гидроксида (х г), а под формулами - массы количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярные массы (M=Mr г/моль) веществ и, соответственно, массу 2 моль алюминий гидроксида и массу 1 моль алюминий оксида, ибо прореагировало 2 моль Al(OH)3 с образованием 1 моль Al2O3.
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, M(Al(OH)2)=78 г/моль
Масса 1 моль=78 г, а масса 2 моль=156 г
Mr(Al2O3)=2•Ar(Al)+3•Ar(O)=2•27+3•16=102, M(Al2O3)=102 г/моль
Масса 1 моль=102 г
Составляем пропорцию и решаем её:
по уравнению реакции 102 г Al2O3 образуется с 156 г Al(OH)3,
по условию задачи 20 г Al2O3 ― x г Al(OH)3.
102 г / 20 г = 156 г / х г
х г • 102 г = 156 г • 20 г
х=156 г • 20 г : 102 г=30,6 г
В реакцию вступило 30,6 г Al(OH)3, а по условию задачи было 39 г, поэтому соединение разложилось не полностью.
II способ
1. Вычисляем количество вещества алюминий оксида массой 20 г по формуле: n=m/M,
где M=Mrг/моль
Mr(Al2O3)=2•Ar(Al)+3•Ar(O)=2•27+3•16=102, M(Al2O3)=102 г/моль
n(Al2O3)=m(Al2O3) : M(Al2O3)=20 г : 102 г/моль=0,196 моль
2. Составляем химическое уравнение:
х моль 0,196 моль
2Al(OH)3↓ = Al2O3 + 3H2O
2 моль 1 моль
Под формулами соединений Al(OH)3 i Al2O3 записываем их количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении (2 моль и 1 моль соответственно), а над формулами - вычисленное количество вещества алюминий оксида (0,196 моль) и неизвестное количество вещества алюминий гидроксида (х моль).
С помощью пропорции находим количество вещества алюминий гидроксида:
х моль / 2 моль = 0,196 моль / 1 моль
х моль • 1 моль = 0,196 моль • 2 моль
х=0,196 моль • 2 моль : 1 моль=0,392 моль
3. Массу Al(OH)3 количеством вещества 0,392 моль находим по формуле: m=n•M
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, M(Al(OH)2)=78 г/моль
m(Al(OH)3)=n(Al(OH)3)•M(Al(OH)3)=0,392 моль•78 г/моль=30,6 г
В реакцию вступило 30,6 г Al(OH)3, а по условию задачи было 39 г, поэтому соединение разложилось не полностью.
Ответ: не полностью.