Домашнє завдання.  Амфотерні гідроксиди і оксиди.

І рівень.

1. Вставте пропущені слова, щоб вираз став завершеним:

1.1. Амфотерність - це здатність оксидів і гідроксидів виявляти подвійні хімічні властивості: основні і кислотні.

1.2 Цинк гідроксид у реакціях з кислотами поводить себе як основа.

1.3 Кислотні властивості цинк гідроксиду виявляються у реакціях з основами.

1.4 Амфотерними гідроксидами є: а) Zn(OH)2 б) Al(OH)3 в) Fe(OH)3

1.5. Цим гідроксидам відповідають оксиди: а) ZnO  б) Al2O3  в) Fe2O3.

2. Укажіть формулу амфотерного гідроксиду: 

A. Ba(OH)2  Б. Ca(OH)2  В. Be(OH)2  Г. Fe(OH)2 Відповідь:     В       

ІІ рівень

3. Укажіть дві формули амфотерних гідроксидів:

А.Fe(OH)3      Б.Ca(OH)2    В.Cu(OH)2       Г.Al(OH)3  Відповідь:  А Г   

4. Допишіть продукти реакцій, поставте коефіцієнти:

Be(OH)2+2KOH=K2BeO2+2H2O

3Be(OH)2+2H3PO4=Be3(PO4)2+6H2O

5. Цинк гідроксид масою 4,95 г повністю розчинили у калій гідроксиді. Обчисліть масу калій цинкату, що утворився.

Дано: m(Zn(OH)2)=4,95 г. Знайти: m(К2ZnO2)-?  

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

        4,95 г                              х г

       Zn(OH)2↓  +    2КOH =      К2ZnO+ 2H2O     

         99 г                               175 г 

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду з утворенням 1 моль калій цинкату.

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(Zn(OH)2)=Ar(Zn)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=65+2•16+2•1=99,

M(Zn(OH)2)=99 г/моль. Маса 1 моль=99 г.

Mr(К2ZnO2)=2Ar(К)+Ar(Zn)+2Ar(O)=2•39+65+2•16=175,  

M(К2ZnO2)=175 г/моль.  Маса 1 моль=175 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію та розв'язуємо її.

4,95 г / 99 г= х г / 175 г, звідси х=4,95 г•175 г/99 г=8,75 г.

Відповідь: m(К2ZnO2)=8,75 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: Zn(OH)2+2КOH=К2ZnO2+2H2O 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Zn(OH)2)=Ar(Zn)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=65+2•16+2•1=99,  M(Zn(OH)2)=99 г/моль.

Mr(К2ZnO2)=2Ar(К)+Ar(Zn)+2Ar(O)=2•39+65+2•16=175,  M(К2ZnO2)=175 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини цинк гідроксиду масою 4,95 г за формулою y=m/M.

y(Zn(OH)2)=4,95 г: 99 г/моль=0,05 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду з утворенням 1 моль калій цинкату, кількість речовини однакова, тому  y(К2ZnO2)=0,05 моль.

Обчислоюємо масу калій цинкату кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=yM:

m(К2ZnO2)=0,05 моль•175 г/моль=8,75 г.

Відповідь: m(К2ZnO2)=8,75 г.

III рівень

6. Напишіть рівняння реакцій між речовинами: NаОН і Н2SO4; Аl(ОН)3 і КОН; Аl(ОН)3 і LіОН; Аі2O3 і NaОН.

а) 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O;

б) Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O; 

в) Al(OH)3+LiOH=LiAlO2+2H2O;

г) Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O.

7. Поясніть, як експериментально добути ферум (ІІІ) гідроксид та довести його амфотерні властивості. Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.

Знаючи, що розчини солей реагують з розчинами лугів з утворенням нової солі і нової основи (якщо один з продуктів випадає в осад), добули цинк гідроксид - осад бурого кольору.

Рівняння реакцій: FeCl3+3NaOH=3NaCl+Fe(OH)3↓ 

Висновок. В результаті реакції обміну ферум (ІІІ) хлориду з натрій гідроксидом добули сіль натрій хлорид і ферум (ІІІ) гідроксид - осад бурого кольору. 

Доведемо амфотерні властивості ферум (ІІІ) гідроксиду.

Бурий осад ферум (ІІІ) гідроксиду помістили у дві пробірки. В першу долили розчину сульфатної кислоти, в другу - розчину натрій гідроксиду. Додали індикатор. В пробірці з кислотою лакмус став червоним, в пробірці з лугом - синім, а по завершенню реакції фіолетовим у воді.

Що спостерігали? Спостерігали розчинення осаду. Реакції відбулися. 

Рівняння реакцій: 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O 

                        Fe(OH)3+NaOH=NaFeO2+2H2O

Висновок. Основи реагують з кислотами з утворенням солі й води - реакція нейтралізації. Ферум (ІІІ) гідроксид є амфотерним, бо проявив подвійні хімічні властивості: основні у реакції з кислотою і кислотні у реакції з лугом. Підтвердженням цього є зміна кольору індикатора. (Зверніть увагу, що ферум (ІІІ) гідроксид - нерозчинна у воді основа і колір індикаторів змінюють тільки кислоти і луги, а проведені реакції - це реакції між основою та  кислотою, тому мова йде про здатність цієї основи проявляти основні й кислотні властивості!)  

ІV рівень

Напишіть рівняння реакцій між речовинами а) ферум(ІІІ) гідроксидом та нітратною кислотою, б) цинк оксидом та калій гідроксидом; в) берилій гідроксидом та літій гідроксидом; г) барій гідроксидом та сульфатною кислотою; ґ) купрум (ІІ) гідроксидом та  хлоридною кислотою; д) плюмбум (ІІ) оксидом та натрій гідроксидом; е) купрум (ІІ) оксидом та хлоридною кислотою; є) берилій оксидом та калій гідроксидом.

а) Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O;

б) ZnO+2KOH=K2ZnO2+H2O   (при плавленні);

в) BeOH+LiOH=LiBeO+H2O;

г) Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O;

ґ) Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O;

д) PbO+2NaOH=Na2PbO2+H2O;

е) CuO+2HCl=CuCl2+H2O;

є) BeO+2KOH=K2BeO2+H2O.

9. Поясніть, як експериментально добути алюміній гідроксид та довести його амфотерні властивості. Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій. Обчисліть, яку масу вихідної солі треба взяти, щоб добути алюміній гідроксид масою 15,6 г.

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 - білий драглистий осад. 

Рівняння реакцій: AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓ 

Висновок. В результаті реакції обміну алюміній хлориду з натрій гідроксидом добули сіль натрій хлорид і алюміній гідроксид-білий драглистий осад. 

Доведемо амфотерні властивості алюміній гідроксиду.

Білий драглистий осад алюміній гідроксиду помістили у дві пробірки. В першу долили розчину хлоридної кислоти, в другу - розчину натрій гідроксиду. Додали індикатор. В пробірці з кислотою лакмус став червоним, в пробірці з лугом - синім, а по завершенню реакції фіолетовим у воді.

Що спостерігали? Спостерігали розчинення осаду. Реакції відбулися. 

Рівняння реакцій: Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 

                        Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

Висновок. Основи реагують з кислотами з утворенням солі і води - реакція нейтралізації. Алюміній гідроксид є амфотерним, бо проявив подвійні хімічні властивості: основні у реакції з кислотою і кислотні у реакції з лугом. Підтвердженням цього є зміна кольору індикатора. (Зверніть увагу, що алюміній гідроксид - нерозчинна у воді основа і колір індикаторів змінюють тільки кислоти і луги, а проведені реакції - це реакції між основою і кислотою, тому мова йде про здатність цієї основи проявляти основні і кислотні властивості!)  

Обчислюємо, яку масу вихідної солі треба взяти, щоб добути алюміній гідроксид масою 15,6 г. 

Дано: m(Al(OH)3)=15,6 г. Знайти: m(AlCl3)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

       х г                                15,6 г

      AlCl3+    3NaOH  =  3NaCl+   Al(OH)3↓     

      75 г                                78 г 

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль алюміній хлориду з утворенням 1 моль алюміній гідроксиду.

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(AlCl3)=Ar(Аl)+3•Ar(Cl)=27+3•16=75,

M(AlCl3)=75 г/моль. Маса 1 моль=75г.

Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3Ar(O)+3Ar(H)=27+3•16+3•1=78,  

M(Al(OH)3)=78 г/моль.  Маса 1 моль=78 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

х г / 75г= 15,6 г / 78 г, звідси х=15,6г•75г/78г=15 г.

Відповідь:  m(AlCl3)=15 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(AlCl3)=Ar(Аl)+3•Ar(Cl)=27+3•16=75,  M(AlCl3)=75 г/моль.

Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3Ar(O)+3Ar(H)=27+3•16+3•1=78, M(Al(OH)3)=78 г/моль.

Обчислюємо кількість речовини алюміній гідроксиду масою 15,6 г за формулою y=m/M.

y(Al(OH)3)=15,6 г: 78 г/моль=0,2 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль алюміній хлориду з утворенням 1 моль алюміній гідроксиду, кількість речовини є однаковою, тому  y(AlCl3)=0,2 моль.

Обчислоюємо масу алюміній хлориду кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=yM:

m(AlCl3)=0,2 моль•75 г/моль=15 г.

Відповідь:  m(AlCl3)=15 г.

10. Складіть самостійно задачу на основі властивостей амфотерних речовин та розв’яжіть її. Обчисліть, яку масу цинк гідроксиду і сульфатної кислоти треба повністю розчинити, щоб отримати натрій цинкату масою 14,3 г. 

Дано: m(Na2ZnO2)=14,3 г. Знайти: m(Zn(OH)2)-?  m(NaOH)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

         х г            у г          14,3 г

      Zn(OH)2↓  +   2NaOH =  Na2ZnO+ 2H2O     

         99 г          80 г        143 г 

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду і 2 моль натрій гідроксиду з утворенням 1 моль натрію цинкату і води.

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль цинк гідроксиду і натрій цинкату і 2 моль натрій гідроксиду.

Mr(Zn(OH)2)=Ar(Zn)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=65+2•16+2•1=99,

M(Zn(OH)2)=99 г/моль. Маса 1 моль=99 г.

Mr(Na2ZnO2)=2Ar(Na)+Ar(Zn)+2Ar(O)=223+65+2•16=143,  

M(Na2ZnO2)=143 г/моль.  Маса 1 моль=143 г.

Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40,  M(NaOH)=40 г/моль.

Маса 1 моль=40 г, а маса 2 моль=80 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції та розв'язуємо їх.

Пропорція для знаходження маси цинк гідроксиду:

х г / 99 г= 14,3 г / 143 г, звідси х=14,3 г•99 г/143 г=9,9 г.

Пропорція для знаходження маси натрій гідроксиду:

у г / 80 г= 14,3 г / 143 г, звідси х=14,3 г•80 г/143 г=8 г.

Обчислоюємо масу цинк гідроксиду кількістю речовини 0,1 моль за формулою m=yM:

 m(Zn(OH)2)=0,1 моль•99 г/моль=9,9 г.

Відповідь: m(Zn(OH)2)=9,9 г; m(NaOH)=8 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: Zn(OH)2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Zn(OH)2)=Ar(Zn)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=65+2•16+2•1=99M(Zn(OH)2)=99 г/моль. 

Mr(Na2ZnO2)=2Ar(Na)+Ar(Zn)+2Ar(O)=223+65+2•16=143, M(Na2ZnO2)=143 г/моль.

Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40,  M(NaOH)=40 г/моль.

Обчислюємо кількість речовини натрій цинкату масою 14,3 г за формулою y=m/M.

y(Na2ZnO2)=14,3 г: 143 г/моль=0,1 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль цинк гідроксиду і 2 моль натрій гідроксиду з утворенням 1 моль натрій цинкату. Кількість речовини натрію цинкату і цинк гідроксиду однакова, тому  y(Zn(OH)2)=0,1 моль, а кількість речовини натрій гідроксиду є у 2 рази більшою, тому y(NaOH)=0,2 моль.

Обчислоюємо масу цинк гідроксиду кількістю речовини 0,1 моль за формулою m=yM:

m(Zn(OH)2)=0,1 моль•99 г/моль=9,9 г.

Обчислоюємо масу натрій гідроксиду кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=yM:

 m(Zn(OH)2)=0,2 моль•40 г/моль=8 г.

Відповідь: m(Zn(OH)2)=9,9 г; m(NaOH)=8 г.