Kemijska svojstva oksida: bazična, amfoterna, kisela

Oksidi su složene tvari, koji se sastoji od dva kemijski elementi, od kojih je jedan kisik s oksidacijskim stanjem ($-2$).

Opća formula oksida je: $E_(m)O_n$, gdje je $m$ broj atoma elementa $E$, a $n$ broj atoma kisika. Oksidi mogu biti teško(pijesak $SiO_2$, varijante kvarca), tekućina(vodikov oksid $H_2O$), plinoviti(ugljični oksidi: plinovi ugljikov dioksid $CO_2$ i ugljikov dioksid $CO$). Po kemijska svojstva oksidi se dijele na solotvorne i nesolotvorne.

Ne stvara sol To su oksidi koji ne reagiraju s alkalijama ili kiselinama i ne stvaraju soli. Malo ih je, sadrže nemetale.

Tvorba soli To su oksidi koji reagiraju s kiselinama ili bazama i tvore sol i vodu.

Među oksidima koji tvore soli postoje oksidi bazni, kiseli, amfoterni.

Bazični oksidi- to su oksidi koji odgovaraju bazama. Na primjer: $CaO$ odgovara $Ca(OH)_2, Na_2O NaOH$.

Tipične reakcije bazičnih oksida:

1. Bazični oksid + kiselina → sol + voda (reakcija izmjene):

$CaO+2HNO_3=Ca(NO_3)_2+H_2O$.

2. Bazični oksid + kiseli oksid→ sol (reakcija spoja):

$MgO+SiO_2(→)↖(t)MgSiO_3$.

3. Bazični oksid + voda → lužina (reakcija spoja):

$K_2O+H_2O=2KOH$.

Kiseli oksidi- to su oksidi koji odgovaraju kiselinama. Ovo su oksidi nemetala:

N2O5 odgovara $HNO_3, SO_3 - H_2SO_4, CO_2 - H_2CO_3, P_2O_5 - H_3PO_4$, kao i metalni oksidi s visokim stupnjem oksidacije: $(Cr)↖(+6)O_3$ odgovara $H_2CrO_4, (Mn_2)↖( +7 )O_7 — HMnO_4$.

Tipične reakcije kiselih oksida:

1. Kiselinski oksid + baza → sol + voda (reakcija izmjene):

$SO_2+2NaOH=Na_2SO_3+H_2O$.

2. Kiseli oksid + bazični oksid → sol (reakcija spoja):

$CaO+CO_2=CaCO_3$.

3. Kiselinski oksid + voda → kiselina (reakcija spoja):

$N_2O_5+H_2O=2HNO_3$.

Ova reakcija je moguća samo ako je kiselinski oksid topiv u vodi.

Amfoteran nazivaju se oksidi koji, ovisno o uvjetima, pokazuju bazične odn svojstva kiselina. To su $ZnO, Al_2O_3, Cr_2O_3, V_2O_5$. Amfoterni oksidi ne spajaju se izravno s vodom.

Tipične reakcije amfoternih oksida:

1. Amfoterni oksid + kiselina → sol + voda (reakcija izmjene):

$ZnO+2HCl=ZnCl_2+H_2O$.

2. Amfoterni oksid + baza → sol + voda ili kompleksni spoj:

$Al_2O_3+2NaOH+3H_2O(=2Na,)↙(\text"natrijev tetrahidroksoaluminat")$

$Al_2O_3+2NaOH=(2NaAlO_2)↙(\text"natrijev aluminat")+H_2O$.

Kemijski, pH otopine može se odrediti pomoću acidobaznih indikatora.

Acidobazni indikatori – organska tvar, čija boja ovisi o kiselosti medija.

Najčešći indikatori su lakmus, metiloranž i fenolftalein. Lakmus postaje crven u kiseloj, a plavi u alkalnoj sredini. Fenolftalein je bezbojan u kiseloj sredini, ali postaje grimizno u alkalnoj sredini. Metil-oranž postaje crven u kiseloj sredini, a žut u alkalnoj.

U laboratorijskoj praksi često se miješa više indikatora, odabranih tako da se boja smjese mijenja u širokom rasponu pH vrijednosti. Uz njihovu pomoć možete odrediti pH otopine s točnošću od jedan. Te se smjese nazivaju univerzalni pokazatelji.

Postoje posebni uređaji - pH metri, pomoću kojih možete odrediti pH otopina u rasponu od 0 do 14 s točnošću od 0,01 pH jedinica.

Hidroliza soli

Kada se neke soli otope u vodi, ravnoteža procesa disocijacije vode je poremećena i, sukladno tome, mijenja se pH okoline. To je zato što soli reagiraju s vodom.

Hidroliza soli – interakcija kemijske izmjene otopljenih iona soli s vodom, što dovodi do stvaranja slabo disocirajućih produkata (molekula slabih kiselina ili baza, aniona kiselih soli ili kationa bazičnih soli) i praćeno promjenom pH medija.

Razmotrimo proces hidrolize ovisno o prirodi baza i kiselina koje tvore sol.

Soli koje tvore jake kiseline i jake baze (NaCl, kno3, Na2so4 i dr.).

Recimo da kada natrijev klorid reagira s vodom, dolazi do reakcije hidrolize pri čemu nastaju kiselina i baza:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Da bismo dobili ispravnu predodžbu o prirodi ove interakcije, napišimo jednadžbu reakcije u ionskom obliku, uzimajući u obzir da je jedini slabo disocirajući spoj u ovom sustavu voda:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

Kada se ponište identični ioni na lijevoj i desnoj strani jednadžbe, ostaje jednadžba disocijacije vode:

H 2 O ↔ H + + OH -

Kao što vidite, u otopini nema viška H + ili OH - iona u usporedbi s njihovim sadržajem u vodi. Osim toga, ne nastaju drugi slabo disocirajući ili teško topljivi spojevi. Iz ovoga zaključujemo da soli koje stvaraju jake kiseline i baze ne podliježu hidrolizi, a reakcija otopina tih soli je ista kao u vodi, neutralna (pH = 7).

Pri sastavljanju ionsko-molekularnih jednadžbi za reakcije hidrolize potrebno je:

1) napišite jednadžbu disocijacije soli;

2) odrediti prirodu kationa i aniona (pronaći kation slabe baze ili anion slabe kiseline);

3) napišite ionsko-molekulsku jednadžbu reakcije, vodeći računa da je voda slab elektrolit i da zbroj naboja treba biti isti na obje strane jednadžbe.

Soli formirane od slabe kiseline i jake baze

(Na 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa I itd. .)

Razmotrimo reakciju hidrolize natrijeva acetata. Ta se sol u otopini raspada na ione: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + je kation jake baze, CH 3 COO - je anion slabe kiseline.

Kationi Na + ne mogu vezati ione vode, jer se NaOH, jaka baza, potpuno raspada na ione. Anioni slabe octene kiseline CH 3 COO - vežu vodikove ione i nastaju blago disocirana octena kiselina:

CH 3 COO - + HON ↔ CH 3 COOH + OH -

Vidljivo je da je uslijed hidrolize CH 3 COONa u otopini nastao višak hidroksidnih iona, a reakcija medija je postala alkalna (pH > 7).

Prema tome možemo zaključiti da soli nastale od slabe kiseline i jake baze hidroliziraju na anionu ( An n - ). U ovom slučaju, anioni soli vežu H ione + , a OH ioni se nakupljaju u otopini - , što uzrokuje alkalno okruženje (pH>7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1)- + OH - , (pri n=1 nastaje HAn - slaba kiselina).

Hidroliza soli formiranih di- i trobaznim slabim kiselinama i jakim bazama odvija se postupno

Razmotrimo hidrolizu kalijevog sulfida. K 2 S disocira u otopini:

K 2 S ↔ 2K + + S 2- ;

K + je kation jake baze, S 2 je anion slabe kiseline.

Kationi kalija ne sudjeluju u reakciji hidrolize, samo slabi hidrosulfidni anioni stupaju u interakciju s vodom. U ovoj reakciji, prvi korak je stvaranje slabo disocirajućih HS - iona, a drugi korak je stvaranje slabe kiseline H 2 S:

1. stupanj: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

2. stupanj: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

OH ioni nastali u prvom stupnju hidrolize značajno smanjuju vjerojatnost hidrolize u sljedećem stupnju. Kao rezultat praktični značaj obično ima proces koji se događa samo u prvoj fazi, koji je, u pravilu, ograničen na procjenu hidrolize soli u normalnim uvjetima.

U 18. zadatku OGE iz kemije pokazujemo poznavanje indikatora i pH te kvalitativnih reakcija na ione u otopini.

Teorija za zadatak br. 18 OGE iz kemije

Indikatori

Indikator - Kemijska tvar, mijenjajući boju ovisno o pH okoliša.

Najpoznatiji indikatori su fenolftalein, metiloranž, lakmus i univerzalni indikator. Njihove boje ovise o okruženju na slici ispod:

A ovdje su detaljnije boje indikatora s primjerima iz stvarnog života:

Bavili smo se indikatorima, prijeđimo na kvalitativne reakcije na ione.

Kvalitativne reakcije na ione

Kvalitativne reakcije kationi i anioni prikazani su u donjoj tablici.

Kako se ispravno nositi sa zadatkom 18 u OGE testu iz kemije?

Da biste to učinili, morate odabrati kvalitativnu reakciju na jednu od ponuđenih opcija i osigurati da ovaj reagens ne reagira s drugom tvari.

Analiza tipičnih opcija za zadatak br. 18 OGE iz kemije

Prva verzija zadatka

Uspostavite podudarnost između dviju tvari i reagens koji se može koristiti za razlikovanje tih tvari.

Supstance:

A) Na2CO3 i Na2SiO3

B) K2CO3 i Li2CO3

B) Na2SO4 i NaOH

Reagens:

1) CuCl2

4) K3PO4

Razmotrimo svaki slučaj.

Na2CO3 i Na2SiO3

1. reakcija s bakrenim kloridom ne dolazi u oba slučaja, budući da se bakar karbonat i silikat raspadaju u vodenoj otopini
2. S klorovodična kiselina u slučaju natrijevog karbonata oslobađa se plin, a u slučaju silikata nastaje talog - to je kvalitativna reakcija na silikate
3. kod fosfata također nema kvalitativnih reakcija na natrij

K2CO3 i Li2CO3

1. Ove tvari ne reagiraju s bakrenim kloridom (zapravo, taloži se talog bakrenog hidroksida, ali ova reakcija ne može razlikovati dva reagensa)
2. Oba reagiraju s klorovodičnom kiselinom i oslobađaju ugljični dioksid.
3. Ove tvari ne reagiraju s magnezijevim oksidom, a magnezijev oksid ne ulazi u reakcije ionske izmjene
4. s fosfatom litij se taloži kao fosfat , ali bez kalija

Ostala nam je posljednja opcija - bakrov klorid. Doista, bakrov hidroksid se taloži s natrijevim hidroksidom, ali reakcija ne dolazi sa sulfatom.

Lekcija koju je proveo pomoću bilježnice za praktičan rad I.I. Novoshinsky, N.S. Novoshinskaya za udžbenik Kemija 8. razred u gradskoj obrazovnoj ustanovi "Srednja škola br. 11" u Severodvinsku, regija Arkhangelsk, učiteljica kemije O.A. Olkina u 8. razredu (paralelno ).

Svrha lekcije: Formiranje, konsolidacija i kontrola vještina učenika u određivanju reakcije okoliša otopine pomoću različitih pokazatelja, uključujući prirodne, koristeći bilježnicu za praktični rad I. I. Novoshinskog, N. S. Novoshinskaja za udžbenik Kemija 8. razred.

Ciljevi lekcije:

1. Edukativni. Učvrstiti sljedeće pojmove: indikatori, reakcija medija (vrste), pH, filtrat, filtracija na temelju izvršenog zadatka. praktični rad. Ček znanja učenika, koji odražavaju ovisnost „otopina tvari (formula) – pH vrijednost ( numerička vrijednost) – reakcija okoline.” Recite učenicima o načinima smanjenja kiselosti tla u regiji Arkhangelsk.
2. Razvojni. Promicati razvoj logičkog mišljenja učenika na temelju analize rezultata dobivenih tijekom praktičnog rada, njihove generalizacije, kao i sposobnosti zaključivanja. Potvrdite pravilo: praksa dokazuje ili opovrgava teoriju. Nastaviti s formiranjem estetskih kvaliteta osobnosti učenika na temelju raznolikih ponuđenih rješenja, kao i podržati interes djece za predmet "Kemija" koji se izučava.
3. Obrazovanje. Nastaviti razvijati vještine učenika u obavljanju praktičnih radnih zadataka, poštivanju pravila zaštite na radu, uključujući pravilno izvođenje procesa filtriranja i zagrijavanja.

Praktični rad br. 6 “Određivanje pH okoliša.”

Cilj za učenike: Naučiti odrediti reakciju okoline otopina raznih objekata (kiseline, lužine, soli, otopine tla, neke otopine i sokovi), kao i proučavati biljne objekte kao prirodne indikatore.

Pribor i reagensi: stalak s epruvetama, čep, stakleni štapić, stalak s prstenom, filtar papir, škare, kemijski lijevak, čaše, porculanski mužar i tučak, sitna ribalica, čisti pijesak, univerzalni indikator papir, otopina za ispitivanje, zemlja, kuhana voda, voće, bobice i drugi biljni materijal, otopina natrijevog hidroksida i sumporne kiseline, natrijev klorid.

Tijekom nastave

momci! Već smo se upoznali s takvim konceptima kao što su reakcija medija vodenih otopina, kao i indikatori.

Koje vrste reakcija u vodenim otopinama poznajete?

• neutralne, alkalne i kisele.

Što su indikatori?

• tvari pomoću kojih se može odrediti reakcija okoline.

Koje pokazatelje poznajete?

• u otopinama: fenolftalein, lakmus, metiloranž.

• suho: univerzalni indikatorski papir, lakmus papir, metiloranž papir

Kako odrediti reakciju vodenih otopina?

• mokro i suho.

Koliki je pH okoliša?

• pH vrijednost vodikovih iona u otopini (pH=– log)

Prisjetimo se koji je znanstvenik uveo pojam pH?

• Danski kemičar Sorensen.

Dobro napravljeno!!! Sada otvorite bilježnicu za praktični rad na str.21 i pročitajte zadatak br.1.

Zadatak br. 1. Odredite pH otopine univerzalnim indikatorom.

Prisjetimo se pravila pri radu s kiselinama i lužinama!

Dovršite pokus iz 1. zadatka.

Izvući zaključak. Dakle, ako otopina ima pH = 7, okoliš je neutralan, na pH< 7 среда кислотная, при pH >7 alkalna sredina.

Zadatak br. 2. Nabavite otopinu tla i odredite njen pH univerzalnim indikatorom.

Pročitati zadatak na str.21-str.22, riješiti zadatak prema planu, rezultate unijeti u tablicu.

Prisjetimo se sigurnosnih pravila pri radu s uređajima za grijanje (šporet na alkohol).

Što je filtriranje?

• postupak odvajanja smjese, koji se temelji na različitim propusnost porozni materijal – filtrat u odnosu na čestice koje čine smjesu.

Što je filtrat?

• to je bistra otopina koja se dobiva nakon filtracije.

Rezultate prikazati u obliku tablice.

Kakva je reakcija okoliša otopine tla?

• kiselo

Što je potrebno učiniti za poboljšanje kvalitete tla u našoj regiji?

• CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3) 2

Primjena gnojiva koja imaju alkalnu reakciju sredine: mljeveni vapnenac i drugi karbonatni minerali: kreda, dolomit. U okrugu Pinezhsky u regiji Arkhangelsk postoje naslage takvog minerala kao što je vapnenac u blizini kraških špilja, tako da je dostupan.

Izvući zaključak. Reakcija dobivene otopine tla je pH = 4, blago kisela, stoga je potrebno vapnenje za poboljšanje kvalitete tla.

Zadatak br. 3. Odredite pH nekih otopina i sokova univerzalnim indikatorom.

Pročitajte zadatak na str.22, riješite zadatak prema algoritmu, rezultate upišite u tablicu.

Izvor soka		Izvor soka
Krumpir		Silikatno ljepilo
Svježi kupus		Stolni ocat
Kiseli kupus		Otopina sode bikarbone
		naranča
		Svježa repa
		Kuhana cikla

Izvući zaključak. Dakle, različiti prirodni objekti imaju različita značenja pH: pH 1–7 – kisela sredina (limun, brusnica, naranča, rajčica, cikla, kivi, jabuka, banana, čaj, krumpir, kiseli kupus, kava, silikatno ljepilo).

pH 7–14 alkalni medij (svježi kupus, otopina sode bikarbone).

pH = 7 neutralna okolina (persimmon, krastavac, mlijeko).

Zadatak br. 4. Istraživanje biljnih indikatora.

Koji biljni objekti mogu djelovati kao indikatori?

• bobice: sokovi, cvjetne latice: ekstrakti, sokovi povrća: korijenje, lišće.
• tvari koje mogu promijeniti boju otopine u različitim sredinama.

Pročitajte zadatak na str.23 i riješite ga prema planu.

Rezultate prikazati u tablici.

Biljni materijal (prirodni indikatori)	Boja otopine prirodni pokazatelj
	Kisela sredina	Prirodna boja otopine (neutralno okruženje)	Alkalna sredina
Sok od brusnica)			ljubičica
Jagoda (sok)	naranča	breskvasto-ružičasta
Borovnica (sok)		crveno-ljubičasta	plavoljubičasta
crni ribiz (sok)		crveno-ljubičasta	plavoljubičasta

Izvući zaključak. Dakle, ovisno o pH okoliša, prirodni indikatori: brusnice (sok), jagode (sok), borovnice (sok), crni ribiz (sok) dobivaju sljedeće boje: u kiseloj sredini - crvenu i narančasta boja, u neutralnom okruženju - crvena, breskvasto-ružičasta i ljubičasta, u alkalnom okruženju od ružičaste preko plavo-ljubičaste do ljubičaste.

Posljedično, intenzitet boje prirodnog indikatora može se procijeniti reakcijom medija određene otopine.

Kada završite, pospremite svoj radni prostor.

momci! Danas je bila vrlo neobična lekcija! Svidjelo vam se?! Mogu li se informacije naučene u ovoj lekciji koristiti u svakodnevnom životu?

Sada dovršite zadatak dan u svojim bilježnicama za vježbanje.

Kontrolni zadatak. Tvari čije formule su navedene u nastavku rasporedite u skupine ovisno o pH vrijednosti njihovih otopina: HCl, H 2 O, H 2 SO 4, Ca (OH) 2, NaCl, NaOH, KNO 3, H 3 PO 4, KOH.

pH 17 – okolina (kisela), imaju otopine (HCl, H 3 PO 4, H 2 SO 4).

pH 714 okolina (alkalna), imaju otopine (Ca(OH) 2, KOH, NaOH).

pH = 7 okolina (neutralna), imaju otopine (NaCl, H 2 O, KNO 3).

Ocjena za rad_______________

Ovisno o tome koji H + ili OH - ioni su u suvišku u vodenoj otopini, razlikuju se sljedeće vrste (karakteristike) medija otopine:

1) kiselo

2) alkalni

3) neutralan

Na kiselost okoliša otopina sadrži suvišak vodikovih kationa H +, a koncentracija hidroksidnih iona je blizu nule.

Na alkalna sredina u otopini postoji višak hidroksidnih iona OH -, a koncentracija H + kationa je blizu nule.

Na neutralno okruženje otopine, koncentracije H + i OH - iona su međusobno jednake i praktički jednake nuli (0,0000001 mol/l).

Postoje neke organske tvari čija se boja mijenja ovisno o prirodi okoliša. Ovaj fenomen je pronađen široka primjena u kemiji. Neki od najčešćih indikatora su lakmus, fenolftalein i metiloranž (metiloranž). Boja ovih tvari ovisno o prirodi okoliša prikazana je u sljedećoj tablici:

	boja indikatora
indikator	u neutralnom okruženju	u kiseloj sredini	u alkalnoj sredini
lakmus	ljubičica	Crvena	plava
fenolftalein	bezbojan	bezbojan	grimizna
metiloranž (metiloranž)	naranča	ružičasta	žuta boja

Kao što vidite, specifično svojstvo fenolftaleina je da ovaj indikator ne dopušta razlikovanje neutralne i kisele sredine - u oba okruženja nije ni na koji način obojen. Ovo svojstvo je nedvojbeno nedostatak, međutim, fenolftalein ima široku primjenu zbog svoje iznimne osjetljivosti čak i na blagi višak OH - iona.

Očito, pomoću indikatora možete međusobno razlikovati kiseline, lužine i destiliranu vodu. Međutim, treba imati na umu da kiseli, alkalni i neutralno okruženje može se uočiti ne samo u otopinama kiselina, lužina i destilirane vode. Okruženje otopine također može biti različito u otopinama soli ovisno o njihovom odnosu prema hidrolizi.

Na primjer, otopina natrijevog sulfita može se razlikovati od otopine natrijevog sulfata pomoću fenolftaleina. Natrijev sulfit je sol koju čine jaka baza i slaba kiselina, pa će njegove otopine imati alkalna reakcija okoliš. Fenolftalein će u svojoj otopini postati grimiznocrven. Natrijev sulfat nastaje od jake baze i jake kiseline, tj. ne podliježe hidrolizi, a to vodene otopine imat će neutralnu reakciju okoline. U slučaju otopine natrijevog sulfata, fenolftalein će ostati bezbojan.