Химия. 11 класс
Конспект урока
Урок № 15. Свойства оксидов неметаллов. Свойства серной и азотной кислот. Водородные соединения неметаллов
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению соединений неметаллов: оксидам неметаллов, кислородсодержащим кислотам и водородным соединениям неметаллов.
Азотная кислота – HNO3 — представляет собой бесцветную «дымящуюся» на воздухе жидкость. Приобретает на воздухе желтоватый цвет из-за разложения на двуокись азота.
Аммиак – NH3 – бинарное химическое соединение азота с водородом, бесцветный токсичный газ с резким характерным запахом, 10%-ный раствор аммиака используют в медицине, называют нашатырным спиртом.
Высшие оксиды – оксиды, в которых элементы проявляют свою наибольшую валентность
Метан – CH4 — бинарное химическое соединение водорода и углерода. Бесцветный газ без запаха, основной компонент природного газа.
Серная кислота – H2SO4 – сильная двухосновная кислота. При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3. Если молярное отношение SO3 : H2O 1 — раствор SO3 в серной кислоте (олеум). Мировое производство серной кислоты около 200 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений.
Сернистый газ – SO2 – оксид серы IV. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Токсичен. Один из основных компонентов вулканических газов.
Серный газ – SO3 – оксид серы VI. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. Весьма токсичен. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO3.
Сероводород – SH2 – бинарное химическое соединение водорода и серы. Бесцветный газ со сладковатым вкусом, обеспечивающий запах протухших куриных яиц.
Силан – SiH4 — бинарное химическое соединение водорода и кремния. Бесцветный газ с неприятным запахом.
Угарный газ – CO – монооксид углерода, оксид углерода II, бесцветный чрезвычайно токсичный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей. Токсическое действие оксида углерода(II) обусловлено образованием карбоксигемоглобина — значительно более прочного карбонильного комплекса с гемоглобином, по сравнению с комплексом гемоглобина с кислородом.
Углекислый газ – CO2 – диоксид углерода, оксид углерода IV, бесцветный газ, почти без запаха, но в больших концентрациях приобретает кисловатый запах, знакомый нам по газировке. Является одним из парниковых газов.
Фосфин – PH3 — бинарное химическое соединение водорода и фосфора. Бесцветный ядовитый газ без запаха, однако примеси могут дать ему запах тухлой рыбы.
Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.
1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.
2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.
Открытые электронные ресурсы:
- Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
Соединения неметаллов с кислородом и водородом
Неметаллы (углерод, кислород, азот, сера, галогены) могут образовывать соединения как с кислородом (оксиды), так и с водородом. Водородные соединения являются газами или жидкостями, например, вода, аммиак, сероводород, соляная кислота. Оксиды могут быть газами (углекислый или сернистый газ), жидкостями (оксид хлора(VI) и (VIII)) или твёрдыми телами (оксид фосфора(V)).
Типичными примерами оксидов неметаллов являются:
Сернистый газ (SO2), серный газ (SO3), угарный газ (CO), углекислый газ (CO2), оксид фосфора V (P2O5), оксид азота I (NO), оксид азота II (NO2).
Оксиды неметаллов подразделяют на две группы – несолеобразующие (SiO, N2O, NO, CO, S2O, H2O) и солеобразующие (остальные).
Несолеобразующих оксидов немного, их обыкновенно образуют одновалентные и двухвалентные неметаллы.
Солеобразующие оксиды неметаллов при взаимодействии с водой дают соответствующую им кислоту. Исключение составляет оксид кремния IV, который нерастворим в воде. Соответствующую ему кремниевую кислоту получают косвенным путём — взаимодействием растворимых силикатов щелочных металлов с кислотами.
Высшие оксиды – это оксиды, в которых неметалл проявляет степень окисления, равную номеру группы.
Кислотные свойства оксидов. В пределах одного периода с увеличением номера группы наблюдается увеличение кислотных свойств высших оксидов и соответствующих им кислот. Например, для неметаллов третьего периода, кремниевая кислота является слабой, а хлорная кислота является одной из самых сильных.
Такая закономерность вытекает из периодического закона Менделеева. В периоде радиус атома неметалла уменьшается с увеличением номера группы, а заряд неметалла при этом увеличивается. Поэтому при движении по периоду слева направо связь между неметаллом и кислородом упрочняется, а связь неметалл-водород ослабевает, что даёт увеличение диссоциации кислоты.
В пределах одной главной подгруппы происходит ослабление кислотных свойств оксидов и кислот с увеличением номера периода.
Соединения неметаллов с водородом
Кроме соединений с кислородом, неметаллы образуют соединения с водородом. Например, метан (CH4), аммиак (NH3), вода (H2O), плавиковая кислота (HF), соляная кислота (HCl). Эти соединения представляют собой газы или жидкости.
В периодах слева направо кислотные свойства водородных соединений неметаллов в водных растворах усиливаются. Это связано с тем, что в этом направлении у атомов элементов увеличивается заряд ядра и уменьшается радиус.
В группах сверху вниз, по мере увеличения атомного радиуса, отрицательно заряженные анионы неметаллов всё слабее притягивают положительно заряженные ионы водорода. Таким образом, отщепление ионов водорода происходит проще и кислотность увеличивается.
Некоторые из рассматриваемых соединений при взаимодействии с водой образуют кислородосодержащие кислоты, такие как серная, азотная, фосфорная кислоты.
Азотная кислота также относится к кислородосодержащим кислотам, но не образуется при растворении соответствующих оксидов в воде. Для синтеза этой кислоты требуется более сложный процесс: смесь оксидов азота реагируют с водой с поглощением кислорода.
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
- Решение задачи на определение участников реакции.
Оксид с формулой XO2 прореагировал с 14 г CaO (оксид неметалла был взят в избытке), при этом образовалось 30 г соли CaXO3.
1) Укажите порядковый номер элемента X.
2) Какая масса (в граммах) оксида неметалла прореагировала?
3) Укажите степень окисления неметалла в оксиде XO2 (без знака)
4) Укажите максимальную степень окисления элемента X (без знака)
Составим уравнение реакции оксида неметалла с основным оксидом:
Стехиометрическое соотношение CaO к CaXO3 – 1:1
Определим количество вещества CaO: M(CaO) = 56 г/моль. Количество вещества n = m/M. n(CaO) = 14/56 = 0,25 моль.
Определим молярную массу элемента X. Поскольку стехиометрическое соотношение CaO к CaXO3 – 1:1, то n(CaXO3) = 0,25 моль. Определим молярную массу соединения CaXO3. M = m/n. M(CaXO3) = 30/0,25 = 120 г/моль. Молярная масса CaXO3 слладывается из атомарных масс образующих соединение элементов. Получаем уравнение:
M(Ca) + M(X) + 3*M(O) = 120
40 + M(X) + 48 = 120
Определяем элемент X. Находим в таблице Менделеева элемент с молярной массой 32 г/моль. Это сера, элемент с порядковым номером 16.
Определяем массу прореагировавшего XO2. Исходя из материального баланса:
m(CaO) и m(CaXO3) известны из условия задачи. Определяем m(XO2).
m(XO2) = 30 – 14 = 16 г.
Определеяем степень окисления неметалла в оксиде XO2 (без знака). Степень окисления кислорода в оксидах = -2. Значит, степень окисления X = +4. Без знака: 4.
Определяем максимальную степень окисления элемента X (без знака). Мы определили, что элемент X – это сера. Максимальную степень окисления элементы проявляют в высших оксидах. Высший оксид для серы это SO3. Степень окисления серы в нём = +6. Без знака: 6.
Порядковый номер элемента X – 16. Это сера.
m(XO2) = 16 г. Степень окисления неметалла в оксиде XO2 (без знака): 4. Максимальную степень окисления элемента X (без знака): 6.
- Решение задачи на установление соответствия между оксидами неметаллов и соответствующим им кислотам.
Соедините между собой оксиды неметаллов и кислородсодержащие кислоты, соответствующие им.
Определим среди предложенных соединений оксиды неметаллов. Это Cl2O, SO2, SO3, CO2. Остальные соединения не являются оксидами.
Определим соответствующие им кислоты. Такие кислоты получаются при взаимодействии оксидов с водой:
Соединяем между собой оксиды неметаллов и кислородсодержащие кислоты, соответствующие им.
Источник
Урок 28. Химические свойства воды
В уроке 28 «Химические свойства воды» из курса «Химия для чайников» узнаем о взаимодействии воды с различными веществами.
При обычных условиях вода является достаточно активным веществом по отношению к другим веществам. Это означает, что со многими из них она вступает в химические реакции.
Взаимодействие с оксидами неметаллов
Если струю газообразного оксида углерода(IV) CO2 (углекислого газа) направить в воду, то часть его растворится в ней (рис. 109).
При этом в растворе протекает химическая реакция соединения, в результате которой образуется новое вещество — угольная кислота H2CO3:
На заметку: Собирая углекислый газ над водой, Дж. Пристли обнаружил, что часть газа растворяется в воде и придает ей приятный терпкий вкус. По сути дела, Пристли впервые получил напиток типа газированной, или содовой, воды.
Реакция соединения происходит также, если к воде прибавить твердый оксид фосфора(V) P2O5. При этом протекает химическая реакция с образованием фосфорной кислоты H3PO4 (рис. 110):
Испытаем растворы, полученные при взаимодействии CO2 и P2O5 с водой, индикатором метиловым оранжевым. Для этого прибавим по 1—2 капли раствора индикатора к полученным растворам. Цвет индикатора изменится с оранжевого на красный, что говорит о присутствии кислот в растворах. Значит, при взаимодействии CO2 и P2O5 с водой действительно образовались кислоты H2CO3 и H3PO4.
Оксиды, подобные CO2 и P2O5, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, относят к кислотным оксидам.
Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты.
Некоторые из кислотных оксидов и соответствующих им кислот приведены в таблице 11. Обратите внимание, что это оксиды элементов неметаллов. Как правило, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами.
Взаимодействие с оксидами металлов
С оксидами металлов вода реагирует иначе, чем с оксидами неметаллов.
Исследуем взаимодействие оксида кальция CaO с водой. Для этого поместим в стакан с водой небольшое количество CaO и тщательно перемешаем. При этом протекает химическая реакция:
в результате которой образуется новое вещество Ca(OH)2, относящееся к классу оснований. Таким же образом реагируют с водой оксиды лития, натрия. При этом также образуются основания, например:
Подробнее с основаниями вы познакомитесь в следующем уроке. Оксиды металлов, которым соответствуют основания, называют основными оксидами.
Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания.
В таблице 12 приведены формулы некоторых основных оксидов и соответствующих им оснований. Заметьте, что, в отличие от кислотных оксидов, в состав основных оксидов входят атомы металлов. Большинство оксидов металлов — это основные оксиды.
Несмотря на то что каждому основному оксиду соответствует основание, не все основные оксиды взаимодействуют с водой, подобно CaO, образуя основания.
Взаимодействие с металлами
При обычных условиях активные металлы (K, Na, Ca, Ba и др.) бурно реагируют с водой:
В этих реакциях выделяется водород и образуются растворимые в воде основания.
Как химически активное вещество вода вступает в реакции со многими другими веществами, но об этом вы узнаете при дальнейшем изучении химии.
Краткие выводы урока:
- Вода — химически активное вещество. Она вступает в реакции с кислотными и основными оксидами, активными металлами.
- При взаимодействии воды с большинством кислотных оксидов образуются соответствующие кислоты.
- Некоторые основные оксиды при реакции с водой образуют растворимые основания.
- При обычных условиях вода реагирует с наиболее активными металлами. При этом образуются растворимые основания и водород.
Надеюсь урок 28 «Химические свойства воды» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Источник
