Самостійна робота. Амфотерні гідроксиди й оксиди.
І рівень
Завдання 1. Напишіть формули амфотерних оксидів, яким відповідають амфотерні гідроксиди:
а) Ве(ОН)2 - BeO ;
б) Zn(ОН)2 - ZnO;
в) Fe(ОН)3 - Fe2O3;
г) Сr(ОН)3 - Cr2O3.
Завдання 2. Назвіть амфотерні гідроксиди та відповідні їм оксиди, подані формулами у завданні 1.
а) берилій гідроксид - берилій оксид;
б) цинк гідроксид - цинк оксид;
в) ферум (ІІІ) гідроксид - ферум (ІІІ) оксид;
г) хром (ІІІ) гідроксид - хром (ІІІ) оксид.
Завдання 3. Сформулюйте визначення амфотерних гідроксидів. Гідроксиди, що проявляють подвійні хімічні властивості (основні та кислотні) називаються амфотерними.
II рівень
Завдання 4. Напишіть рівняння реакцій між речовинами:
а) Zn(ОН)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2+2H2O;
б) Zп(ОН)2 + 2NaOH = Na2ZnO2+2H2O.
Завдання 5. Обчисліть масу нітратної кислоти, що витратиться під час взаємодії з цинк гідроксидом, кількістю речовини 1,5 моль.
Дано: y(Zn(OH)2)=1,5 моль. Знайти: m(HNO3)-?
Розв'язання.
І спосіб.
Записуємо рівняння реакції:
1,5 моль x г
Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O
1 моль 126 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду Zn(OH)2 з 2 моль нітратної кислоти HNO3 .
Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) нітратної кислоти й, відповідно, масу 2 моль.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63,
M(HNO3)=63 г/моль. Маса 1 моль=63 г, а маса 2 моль = 126г.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
1,5 моль / 1 моль= х г / 126 г, звідси х=1,5 моль•126г/1 моль=189 г.
Відповідь: m(HNO3)=189 г.
ІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції: Zn(OH)2+2HNO3=Zn(NO3)2+2H2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду Zn(OH)2 з 2 моль нітратної кислоти HNO3, тобто кількість речовини нітратної кислоти є у два рази більшою, тому y(HNO3)=3моль.
Обчислюємо масу нітратної кислоти кількістю речовини 3 моль.
З формули y=m/M, де М г/моль=Mr, знаходимо m=y•M.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, M(HNO3)=63 г/моль.
m(HNO3)=3моль •63 г/моль=189 г.
Відповідь: m(HNO3)=189 г.
III рівень
Завдання 6. Напишіть рівняння реакцій взаємодії берилій оксиду й берилій гідроксиду з сульфатною кислотою та натрій гідроксидом. Назвіть речовини, що утворилися.
BeO+H2SO4=BeSO4+H2O - берилій сульфат і вода.
Be(OH)2+H2SO4=BeSO4+2H2O - берилій сульфат і вода.
BeO + 2NaOH (сплавл.)= Na2BeO2 + H2O - натрій берилат і вода.
BeO+2NaOH+H2O=Na2[Be(OH)4] - натрій тетрагідроксоберилат.
Be(OH)2+2NaOH (розч.) =Na2[Be(OH)4] - натрій тетрагідроксоберилат.
Be(OH)2 або H2BeO2+2NaOH (сплавл.) =Na2BeO2+2H2O - натрій берилат і вода.
Завдання 7. Цинк оксид кількістю речовини 0,4 моль повністю прореагував з калій гідроксидом. Яка маса і кількість речовини калій цинкату утворилася?
Дано: y(ZnO)=0,4 моль. Знайти: m(K2ZnO2)-? y(K2ZnO2)-?
Розв'язання.
І спосіб.
Записуємо рівняння реакції:
0,4 моль x г
ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O
1 моль 175 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль цинк оксиду ZnO з утворенням 1 моль калій цинкату K2ZnO2.
Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) калій цинкату й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(K2ZnO2)=2•Ar(K)+Ar(Zn)+2•Ar(О)=2•39+65+2•16=175,
M(K2ZnO2)=175 г/моль. Маса 1 моль=175 г.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
0,4 моль / 1 моль= х г / 175 г, звідси х=0,4 моль•175г/1 моль=70 г.
Обчислюємо кількість речовини калій цинкату масою 70 г за формулою y=m/M.
y(K2ZnO2)=70 г : 175 г/моль= 0,4 моль.
Відповідь: m(K2ZnO2)=70 г, y(K2ZnO2])=0,4 моль.
ІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції: ZnO+2KOH =K2ZnO2+H2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль цинк оксиду ZnO з утворенням 1 моль калій цинкату K2ZnO2, тобто кількість речовини однакова, тому y(K2ZnO2)=0,4 моль.
Обчислюємо масу калій цинкату кількістю речовини 0,4 моль.
З формули y=m/M, де М г/моль=Mr, знаходимо m=y•M.
Mr(K2ZnO2)=2•Ar(K)+Ar(Zn)+2•Ar(О)=2•39+65+2•16=175,
M(K2ZnO2)=175 г/моль.
m(K2ZnO2)=0,4 моль •175 г/моль=70 г.
Відповідь: m(K2ZnO2)=70 г, y(K2ZnO2)=0,4 моль.
Завдання 8. Поясніть, як у лабораторних умовах добути алюміній(ІІІ) гідроксид та довести його амфотерні властивості. Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.
Осадженням із солей (без надлишку лугу). Знаючи, що розчини солей реагують з розчинами лугів з утворенням нової солі і нової основи (якщо один з продуктів випадає в осад), добули алюміній гідроксид - драглистий осад білого кольору.
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓+ 3NaCl
Доведемо амфотерність алюміній (ІІІ) гідроксиду.
Алюміній гідроксид взаємодіє і з основами, і з кислотами з утворенням солі та води.
Що спостерігали? Спостерігали розчинення осаду. Реакції відбулися.
Рівняння реакцій:
Al(OH)3↓+3HCl=AlCl3+3H2O Виявляє властивості основ.
Al(OH)3↓ або H3AlO3+NaOH(сплавл.)=NaAlO2+2H2O Виявляє властивості кислот.
Висновок. Осад алюміній гідроксиду розчинився в обох пробірках, отже, алюміній гідроксид прореагував і з кислотою, і з лугом. В реакціях з кислотами алюміній гідроксид поводить себе як основа, утворюючи сіль і воду. Під час сплавлення з типовим лугом алюміній гідроксид поводить себе як кислота H3AlO3, утворюючи також сіль і воду. Отже, алюміній гідроксид є амфотерним, бо проявив подвійні хімічні властивості: основні у реакції з кислотою і кислотні у реакції з лугом.