Опыт 3. Оксиды и гидроксиды неметаллов

При растворении оксидов неметаллов (бора, фосфора, углерода, серы и т.п.) в воде получаются растворы, в которых лакмус приобретает красную окраску. Это свидетельствует о том, что растворы имеют кислую реакцию среды, то есть оксиды неметаллов обладают кислотными свойствами. Соответствующие молекулярное и ионное уравнения реакции, например, для оксида азота (V):

N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃

N₂O₅ + H₂O = 2H⁺ + 2NO₃⁻

Исключение составляют оксиды СО, SiO, N₂O, NO, относящиеся к несолеобразующим или безразличным оксидам.

Выполнение опыта. В пробирку поместить немного оксида бора и добавить 5-6 капель воды, перемешать содержимое пробирки, добавить несколько капель нейтрального лакмуса. Отметить изменение окраски лакмуса и реакцию среды. Написать уравнение соответствующей реакции. Отметить характер оксида бора.

Опыт 3. Изучение свойств оксидов и гидроксидов металлов

Оксиды металлов в зависимости от природы металлов и их степени окисления могут обладать и основными (в степенях окисления +1,+2), и амфотерными (в степенях окисления +2,+3,+4), и кислотными (в степенях окисления выше +4) свойствами. Основными оксидами являются, например, Na₂O, MgO, CaO, FeO, CdO, MnO, NiO, CrO и др; амфотерными - Al₂O₃, ZnO, SnO, MnO₂, Cr₂O₃; кислотными - MnO₃, Mn₂O₇, CrO₃, V₂O₅, WO₃. У некоторых из них могут преобладать те или иные свойства. Например, оксид железа(III) обладает амфотерным характером с преобладанием основных свойств. Это проявляется на реакциях взаимодействия его с кислотами и щелочами – в разбавленных кислотах он растворяется легко, а со щелочами взаимодействует только в расплавах с образованием ферритов.

Опыт 3а). Изучение свойств оксида меди.

Выполнение опыта. В две пробирки внести по 0,01г (на кончике микрошпателя) порошка оксида меди и добавить по 5-6 капель в одну 2н раствора соляной кислоты, во вторую – концентрированного раствора щелочи. Содержимое пробирок слегка нагреть на пламени спиртовки. Отметить растворение осадка и изменение окраски раствора. Написать соответствующие уравнения реакции в молекулярной и ионной форме. Сделать вывод о характере оксида меди.

Опыт 3б. Получение и разложение гидроксида меди

Оcновные и амфотерные оксиды металлов, как правило, нерастворимы в воде и соответствующие им гидроксиды получаются при взаимодействии солей металлов со щелочами. Например:

ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Zn²⁺ + 2OH⁻ = Zn(OH)₂↓

В отличие от гидроксидов щелочных металлов они неустойчивы и разлагаются при нагревании с образованием соответствующего оксида и воды.

Выполнение опыта. В пробирку поместить 3-4 капли раствора сульфата меди и добавить столько же 2н раствора гидроксида натрия до образования осадка гидроксида меди (II). Разделить содержимое пробирки на две части. Одну часть сохранить для опыта 8, другую осторожно нагреть на пламени спиртовки. Отметить изменение цвета осадка при нагревании. Написать уравнения реакций образования и разложения гидроксида меди.

Опыт 4. Изучение свойств гидроксидов металлов

Гидроксиды металлов в зависимости от природы металла и степени окисления обладают основными, амфотерными или кислотными свойствами. Гидроксиды щелочных и других одновалентных металлов (серебра, таллия), а также двухвалентного бария являются сильными основаниями (щелочами). Гидроксиды кальция, магния, стронция – малорастворимые основания, гидроксиды некоторых двухвалентных d- металлов (железа, кобальта, никеля, хрома и др.) – слабые нерастворимые в воде основания. Гидроксиды р – металлов в большинстве своем относятся к амфотерным гидроксидам. К амфотерным также относятся гидроксиды d- металлов в степенях окисления 3,4 и иногда 2. Например, Zn(OH)₂, Fe(OH)₃ , Cr(OH)₃ , Mn(OH)_{3 ,} Ti(OH)₄ и др. Гидроксиды металлов в степенях окисления выше 4-х, как правило, относятся к кислотным. Например, HVO₃, H₂CrO₄, H₂WO₄, H₂MnO₄, HMnO₄ и др. Главным отличием гидроксидов различных типов является их растворимость в кислотах и щелочах. Основные гидроксиды растворяются только в кислотах, амфотерные растворяются как в кислотах, так и в щелочах:

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂ ZnO₂ + 2H₂O; Zn(OH)₂ + 2OH⁻ = ZnO₂ ²⁻ + 2H₂O

Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O; Zn(OH)₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + 2H₂O

Выполнение опыта. В три пробирки поместить по 5 капель растворов следующих солей: хлорида цинка, сульфата хрома (III) и сульфата никеля. В каждую из них добавить по 1-2 капли 2н раствора NaOH. Отметить выпадение осадков и их цвет. Установить, какие из полученных гидроксидов обладают амфотерными свойствами. Для этого содержимое каждой из 3 пробирок разделить на две части, к одной из которых добавить избыток раствора щелочи, а к другой – кислоты. Отметить, в каких пробирках произошло растворение осадков. Указать свойства полученных гидроксидов. Результаты наблюдений внести в таблицу.

Катион соли	Окраска	Формула гидроксида	Окраска	Растворимость (растворим, не растворим) гидроксида		Тип гидроксида
				в кислоте	в щелочи
Zn2+
Cr3+
Ni2+

Написать молекулярные и ионные уравнения реакций:

а) взаимодействия солей со щелочью с образованием гидроксидов,

б) взаимодействия полученных гидроксидов с растворами щелочи и кислоты.