• Главная
ГлавнаяХромДокажите амфотерные свойства оксида хрома 3 и гидроксида цинка

Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии. Докажите амфотерные свойства оксида хрома 3 и гидроксида цинка


3.3.2 Амфотерные свойства гидроксидов некоторых элементов.

Амфотерными являются следующие оксиды элементов главных подгрупп: BeO, A12O3, Ga2O3, GeO2, SnO, SnO2, PbO, Sb2O3, РоO2. Амфотерными гидроксидами являются следующие гидроксиды элементов глав­ных подгрупп: Ве(ОН)2, А1(ОН)3, Sc(OH)3, Ga(OH)3, In(OH)3, Sn(OH)2, SnО2·nh3О, Pb(OH)2, PbО2·nh3О.

Основный характер оксидов и гидроксидов элементов одной подгруппы усили­вается с возрастанием порядкового номера элемента (при сравнении оксидов и гидроксидов элементов в одной и той же степени окисления). Например, N2O3, Р2O3, As2O3 – кис­лотные оксиды, Sb2O3 – амфотерный оксид, Bi2O3 – основ­ный оксид.

Рассмотрим амфотерные свойства гидрокси­дов на примере соединений бериллия и алюминия.

Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства, реагирует как с основаниями, так и с кислотами и образует два ряда солей:

1) в которых элемент А1 нахо­дится в форме катиона;

2А1(ОН)3 + 6НС1 = 2А1С13 + 6Н2O А1(ОН)3 + 3Н+ = А13+ + 3Н2O

В этой реакции А1(ОН)3 выполняет функцию основа­ния, образуя соль, в которой алюминий является катио­ном А13+;

2) в которых элемент А1 входит в сос­тав аниона (алюминаты).

А1(ОН)3 + NaOH = NaA1O2 + 2Н2O.

В этой реакции А1(ОН)3 выполняет функцию кисло­ты, образуя соль, в которой алюминий входит в состав аниона AlO2–.

Формулы растворенных алюминатов записывают упро­щенно, имея ввиду продукт, образующийся при обезвожи­вании соли.

В химической литературе можно встретить разные фор­мулы соединений, образующихся при растворении гидроксида алюминия в щёлочи: NaA1О2 (метаалюминат натрия), Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия. Эти формулы не противоречат друг другу, так как их различие связано с разной степенью гидратации этих соединений: NaA1О2·2Н2О – это иная запись Na[Al(OH)4]. При растворении А1(ОН)3 в избытке щелочи образуется тетрагидроксоалюминат натрия:

А1(ОН)3 + NaOH = Na[Al(OH)4].

При спекании реагентов – образуется метаалюминат натрия:

1000 ºС

А1(ОН)3 + NaOH ==== NaA1О2 + 2Н2О.

Таким образом, можно говорить, что в водных растворах присутствуют одновременно такие ионы, как [А1(ОН)4] – или [А1(ОН)4(Н2О)2] – (для случая, когда составляется уравнение реакции с учетом гидратной оболочки), а запись A1О2– явля­ется упрощенной.

Из-за способности реагировать со щелочами гидроксид алюминия, как правило, не получают действием щелочи на растворы солей алюминия, а используют раствор аммиака:

A12(SО4)3 + 6 Nh4·Н2О = 2А1(ОН)3 + 3(Nh5)2SО4.

Среди гидроксидов элементов второго периода амфотерные свойства проявляют гидроксид бериллия (сам бериллий проявляет диагональное сходство с алюминием).

С кислотами:

Ве(ОН)2 + 2НС1 = ВеС12 + 2Н2О.

С основаниями:

Ве(ОН)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия).

В упрощенном виде (если представить Ве(ОН)2 как кис­лоту Н2ВеО2)

Ве(ОН)2 + 2NaOH(конц.горяч.) = Na2BeО2 + 2h3О.

бериллат Na

Гидроксиды элементов побочных подгрупп, соответствующие высшим степеням окисления, чаще всего имеют кислотные свойства: например, Мn2О7 – НМnО4; CrО3 – h3CrО4. Для низших оксидов и гидроксидов харак­терно преобладание основных свойств: СrО – Сr(ОН)2; МnО – Mn(OH)2; FeO – Fe(OH)2. Промежуточные соедине­ния, соответствующие степеням окисления +3 и +4, часто проявляют амфотерные свойства: Сr2О3 – Cr(OH)3; Fe2О3 – Fe(OH)3. Проиллюстрируем эту закономерность на примере соеди­нений хрома (таблица 9).

Таблица 9 – Зависимость характера оксидов и соответствующих им гидроксидов от степени окисления элемента

Характерные степени

окисления

Сr+2

Сr+3

Сr+6

Оксид

СrО

Сr2O3

СrO3

Гидроксид

Сr(ОН)2

Сr(ОН)3

Н2СrO4

Характер

Основный

Амфотерный

Кислотный

Взаимодействие с кислотами приводит к образованию соли, в которой элемент хром находится в форме катиона:

2Cr(OH)3 + 3h3SO4 = Cr2(SO4)3 + 6h3O.

сульфат Cr(III)

Взаимодействие с основаниями приводит к образованию соли, в которой элемент хром входит в состав аниона:

Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6] + 3h3О.

гексагидроксохромат (III) Na

Оксид и гидроксид цинка ZnO, Zn(OH)2 – типично ам­фотерные соединения, Zn(OH)2 легко растворяется в раство­рах кислот и щелочей.

Взаимодействие с кислотами приводит к образованию соли, в которой элемент цинк находится в форме катиона:

Zn(OH)2 + 2HC1 = ZnCl2 + 2h3O.

Взаимодействие с основаниями приводит к образованию соли, в которой элемент цинк находится в составе аниона. При взаимодействии со щелочами в растворах образуются тетрагидроксоцинкаты, при сплавлении – цинкаты:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

Или при сплавлении:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2Н2O.

Получают гидроксид цинка аналогично гидроксиду алю­миния.

studfiles.net

Лекция "Амфотерные гидроксиды и оксиды" - Лекции по химии - Студентам - Каталог файлов

Амфотерные гидроксиды и оксиды

Амфотерность (двойственность свойств) гидроксидов и оксидов многих элементов проявляется в образовании ими двух типов солей. Например, для гидроксида и оксида алюминия:а) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3h3OAl2О3 + 3h3SO4 = Al2(SO4)3 + 3h3O

б) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3h3O (в расплаве)Al2О3 + 2NaOH(т) = 2NaAlO2 + h3O (в расплаве)

В реакциях (а) Al(OH)3 и Al2О3 проявляют свойства оснóвных гидроксидов и оксидов, то есть они подобно щелочам реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соль, в которой алюминий является катионом Al3+.

Напротив, в реакциях (б) Al(OH)3 и Al2О3 выполняют функцию кислотных гидроксидов и оксидов, образуя соль, в которой атом алюминия AlIII входит в состав аниона (кислотного остатка) AlО2−.

Сам элемент алюминий проявляет в этих соединениях свойства металла и неметалла. Следовательно, алюминий - амфотерный элемент.

Подобные свойства имеют также элементы А-групп - Be, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi и другие, а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd и другие.

Например, амфотерность цинка доказывают такие реакции:а) Zn(OH)2 + N2O5 = Zn(NO3)2 + h3OZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + h3O

б) Zn(OH)2 + Na2O = Na2ZnO2 + h3OZnO + 2NaOH(т) = Na2ZnO2 + h3O

Если амфотерный элемент имеет в соединениях несколько степеней окисления, то амфотерные свойства наиболее ярко проявляются дляпромежуточной степени окисления.

Например, у хрома известны три степени окисления: +II, +III и +VI. В случае CrIII кислотные и оснóвные свойства выражены примерно в равной степени, тогда как у CrII наблюдается преобладание оснóвных свойств, а у CrVI - кислотных свойств:CrII → CrO, Cr(OH)2 → CrSO4CrIII → Cr2O3, Cr(OH)3 → Cr2(SO4)3 или KCrO2CrVI → CrO3, h3CrO4 → K2CrO4

Очень часто амфотерные гидроксиды элементов в степени окисления +III существуют также в мета-форме, например:AlO(OH) - метагидроксид алюминияFeO(OH) - метагидроксид железа (орто-форма "Fe(OH)3" не существует).

Амфотерные гидроксиды  практически нерастворимы в воде, наиболее удобный способ их получения - осаждение из водного раствора с помощью слабого основания - гидрата аммиака:Al(NO3)3 + 3(Nh4 · h3O) = Al(OH)3↓ + 3Nh5NO3 (20 °C)Al(NO3)3 + 3(Nh4 · h3O) = AlO(OH)↓ + 3Nh5NO3 + h3O (80 °C)

В случае использования избытка щелочей в обменной реакции подобного типа гидроксид алюминия осаждаться не будет, поскольку алюминий в силу своей амфотерности переходит в анион:Al(OH)3(т) + OH− = [Al(OH)4]−

Примеры молекулярных уравнений реакций этого типа:Al(NO3)3 + 4NaOH(избыток) = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3ZnSO4 + 4NaOH(избыток) = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4

Образующиеся соли относятся к числу комплексных соединений (комплексных солей): они включают комплексные анионы [Al(OH)4]− и [Zn(OH)4]2−. Названия этих солей таковы:Na[Al(OH)4] - тетрагидроксоалюминат натрияNa2[Zn(OH)4] - тетрагидроксоцинкат натрия

Продукты взаимодействия оксидов алюминия или цинка с твердой щелочью называются по-другому:NaAlO2 - диоксоалюминат(III) натрияNa2ZnO2 - диоксоцинкат(II) натрия

Подкисление растворов комплексных солей этого типа приводит к разрушению комплексных анионов:

 H+ H+ 
[Al(OH)4]−→Al(OH)3→Al3+

Например: 2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3↓ + NaHCO3

Для многих амфотерных элементов точные формулы гидроксидов низвестны, поскольку из водного раствора вместо гидроксидов выпадаютгидратированные оксиды, например MnO2 · nh3O, Sb2O5 · nh3O.

Амфотерные элементы в свободном виде взаимодействуют как с типичными кислотами, так и со щелочами:2Al + 3h3SO4(разб.) = Al2(SO4)3 + h3↑2Al + 6h3O + 4NaOH(конц.) = 2Na[Al(OH)4] + 3h3↑

В обеих реакциях образуются соли, причем рассматриваемый элемент в одном случае входит в состав катиона, а во втором - в состав аниона.

lidijavk.ucoz.ru

Амфотерные оксиды и гидроксиды - Документ

АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ

Оксиды и гидроксиды многих переходных металлов имеют амфотерные свойства. Они нерастворимы в воде, но взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами. При подготовке к ЕГЭ нужно усвоить материал о свойствах соединений цинка, бериллия, алюминия, железа, хрома. Рассмотрим основные реакции на примере цинка, алюминия и их соединений.

    1. Основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами:

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + 2h3O

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2h3O

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3O

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3h3O

    1. Кислотные свойства при взаимодействии со щелочами:

а) Реакции при сплавлении.

Формулу гидроксида цинка записывают в кислотной форме h3ZnO2 (цинковая кислота).

h3ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2h3O (цинкат натрия)

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + h3O

Кислотная форма гидроксида алюминия h4AlO3 (ортоалюминиевая кислота), но она неустойчива, и при нагревании отщепляется вода: h4AlO3 – h3O = HAlO2, получается метаалюминиевая кислота.

По этой причине при сплавлении соединений алюминия со щелочами получаются соли – метаалюминаты:

Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2h3O

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + h3O

б) Реакции в растворе происходят с образованием комплексных солей: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Zn(OH)4]

ZnO + 2NaOH + 2h3O = Na2[Zn(OH)4] -

тетрагидроксоцинкат натрия.

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Al2O3 + 2NaOH + 3h3O = 2Na[Al(OH)4] -

тетрагидроксоалюминат натрия.

При взаимодействии соединений алюминия со щелочами в растворе получаются разные формы комплексных солей:

Na[Al(OH)4] - тетрагидроксоалюминат натрия,

Na3[Al(OH)6] - гексагидроксоалюминат натрия,

Na[Al(OH)4 (h3O)2] - диакватетрагидроксоалюминат натрия.

Форма соли зависит от концентрации щелочи.

Соединения бериллия - ВеО и Ве(ОН)2 - взаимодействуют со щелочами аналогично соединениям цинка, соединения хрома (III) и железа (III) - Cr2O3, Cr(OH)3, Fe2O3, Fe(OH)3 - аналогично соединениям алюминия, но оксиды этих металлов взаимодействуют со щелочами только при сплавлении.

Cr2O3 + NaOH = NaCrO2 + h3O –

метахромит натрия, хромат (III) натрия.

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + h3O –

феррит натрия, феррат (III) натрия.

При взаимодействии гидроксидов этих металлов со щелочами в растворе получаются комплексные соли с координационным числом 6.

Гидроксид хрома (III) легко растворяется в щелочах.

Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6 –

гексагидроксохромат (III) натрия.

Гидроксид железа (III) имеет очень слабые амфотерные свойства, взаимодействует только с горячими концентрированными растворами щелочей: Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6] -

тетрагидроксоферрат (III) натрия.

Из рассматриваемых металлов с растворами щелочей взаимодействуют только Ве, Zn, Al:

Be + 2NaOH + 2h3O = Na2[Be(OH)4] + h3­ -

тетрагидроксобериллат натрия.

2n + 2NaOH + 2h3O = Na2[Zn(OH)4] + h3­

2Al + 2NaOH + 6h3O = 2Na[Al(OH)4] + 3h3­

Железо и хром с растворами щелочей не реагируют, эти реакции возможны только при сплавлении с твёрдыми щелочами.

При рассмотрении способов разрушения комплексных солей можно выделить несколько случаев:

  1. При действии избытка сильной кислоты получается две средних соли и вода:

NaAl(OH)4 + 4HClизб. = NaCl + AlCl3 + h3O

K3Cr(OH)6 + 6HNO3 изб. = 3KNO3 + Cr(NO3)3 + 6h3O

  1. При действии недостатка сильной кислоты получается средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

NaAl(OH)4 + HClнед. = NaCl + Al(OH)3 + h3O

K3Cr(OH)6 + 3HNO3 нед. = 3KNO3 + Cr(OH)3 + 3h3O

  1. При действии слабой кислоты получается кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

NaAl(OH)4 + h3S = NaHS + Al(OH)3 + h3O

K3Cr(OH)6 + 3h3CO3 = 3KHCO3 + Cr(OH)3 + 3h3O

  1. При действии углекислого или сернистого газа получается кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид:

NaAl(OH)4 + CO2 = NaHCO3 + Al(OH)3

K3Cr(OH)6+ 3SO2 = 3KHSO3 + Cr(OH)3

  1. При действии солей, образованных сильными кислотами и катионами Fe3+, Al3+ и Cr3+ происходит взаимное усиление

гидролиза, получается два амфотерных гидроксида и соль активного металла:

3NaAl(OH)4 + FeCl3 = 3Al(OH)3 + Fe(OH)3 + 3NaCl

K3Cr(OH)6 + Al(NO3)3 = Al(OH)3 + Cr(OH)3 + 3KNO3

6. При нагревании выделяется вода:

NaAl(OH)4 = NaAlO2 + 2h3O

K3Cr(OH)6 = KCrO2 + 2h3O + 2KOH

Для отработки умений можно выполнить следующие задания:

  1. Составить уравнения четырёх возможных реакций между растворами гексагидроксохромата (III) калия, хлорида алюминия, сероводорода, соляной кислоты.

Ответ:

1) K3Cr(OH)6 + AlCl3 = Cr(OH)3 +Al(OH)3 + 3KCl

2) K3Cr(OH)6 + 3h3S = 3KHS + Cr(OH)3 + 3h3O

  1. K3Cr(OH)6 + 6HCl изб. = 3KCl + CrCl3 + 6h3O

  1. K3Cr(OH)6 + 3HCl нед. = 3KCl + Cr(OH)3 + 3h3O

2. Даны водные растворы гексагидроксохромата натрия, сернистого газа, бромида железа (III), гидроксида натрия.

Напишите уравнения четырёх возможных реакций между ними.

3. Напишите уравнения четырёх возможных реакций между растворами гексагидроксоалюмината калия, карбоната калия, угольной кислоты, хлорида хрома (III).

4. Осуществить превращения:

HCl NaOH NaOH изб. h3SO4 t

ZnO    y  z  y  ZnO

KOH Н2O KOH HCl

Al  Al(OH)3    y  z  Al(OH)3

спл.

gigabaza.ru