§22 Химические свойства воды. Основания
В химических реакциях вода является достаточно активным веществом. Как при обычных условиях, так и при нагревании, вода реагирует с рядом простых и сложных веществ. Давайте рассмотрим некоторые реакции, которые характеризуют химические свойства воды.
Взаимодействие воды с простыми веществами
- Вода взаимодействует с металлами (воспользуемся рядом активности металлов):
Ряд активности металлов | ||||||||||||||||||||||
Li | K | Ba | Ca | Na | Mg | Al | Be | Mn | Zn | Cr | Fe | Cd | Co | Ni | Sn | Pb | H2 | Sb | Cu | Hg | Pt | Au |
-
- Активные металлы [Li – Na] при взаимодействии c водой образуют основание и выделяется водород:
\(\mathrm{2K+2H_{2}O=2KOH+H_{2} \uparrow}\)
\(\mathrm{Ca+2H_{2}O=Ca(OH)_{2}+H_{2} \uparrow}\)
-
- Металлы средней активности [Mg – Pb] при взаимодействии с водой образуют оксид и выделяется водород:
\(\mathrm{Mg+H_{2}O=MgO+H_{2} \uparrow}\)
\(\mathrm{Zn+H_{2}O=ZnO+H_{2} \uparrow}\)
-
- Неактивные металлы (металлы, стоящие в ряду после водорода) [Sb – Au] с водой не взаимодействуют.
- Вода взаимодействует с неметаллами (со фтором и с хлором):
- \(\mathrm{2H_{2}O+2F_{2} =4HF+O_{2}}\) – результат реакции – фтороводородная кислота.
- \(\mathrm{H_{2}O+Cl_{2} =HCl+HClO}\) – Реакция проходит при температуре ниже 25оС. Результат реакции: хлороводородная кислота и хлорноватистая кислота.
- \(\mathrm{3H_{2}O+3Cl_{2} \stackrel{t}{=}5HCl+HClO_{3}}\) – При нагревании смеси получим хлороводород и хлорноватую кислоту.
Вода взаимодействует и со сложными веществами:
- С оксидами неметаллов ([simple_tooltip content=’Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов, которым соответствует кислота‘]кислотные оксиды[/simple_tooltip])
Кислотный оксид | Кислота |
\(\mathrm{SO_{2}}\) | \(\mathrm{H_{2}SO_{3}}\) |
\(\mathrm{SO_{3}}\) | \(\mathrm{H_{2}SO_{4}}\) |
\(\mathrm{CO_{2}}\) | \(\mathrm{H_{2}CO_{3}}\) |
\(\mathrm{SiO_{2}}\) | \(\mathrm{H_{2}SiO_{3}}\) |
\(\mathrm{N_{2}O_{5}}\) | \(\mathrm{HNO_{3}}\) |
\(\mathrm{P_{2}O_{5}}\) | \(\mathrm{H_{3}PO_{4}}\) |
Примеры химических реакций | |
\(\mathrm{P_{2}O_{5}+3H_{2}O=2H_{3}PO_{4}}\) | \(\mathrm{CO_{2}+H_{2}O=H_{2}CO_{3}}\) |
Результат реакции – фосфорная кислота | Результат реакции – угольная кислота |
-
- Оксид кремния SiO2 не взаимодействует с водой.
- С оксидами металлов (IА и IIА групп в таблице Менделеева) ([simple_tooltip content=’Основные оксиды – это оксиды металлов, которым соответствуют основания‘]основные оксиды[/simple_tooltip])
Основный оксид | Основание |
\(\mathrm{Na_{2}O}\) | \(\mathrm{NaOH}\) |
\(\mathrm{K_{2}O}\) | \(\mathrm{KOH}\) |
\(\mathrm{Li_{2}O}\) | \(\mathrm{LiOH}\) |
\(\mathrm{CaO}\) | \(\mathrm{Ca(OH)_{2}}\) |
\(\mathrm{BaO}\) | \(\mathrm{Ba(OH)_{2}}\) |
Примеры химических реакций | |
\(\mathrm{Li_{2}O+H_{2}O=2LiOH}\) | \(\mathrm{BaO+H_{2}O=Ba(OH)_{2}}\) |
Результат реакции – основание лития | Результат реакции – основание бария |
-
- Полученные вещества относятся к [simple_tooltip content=’Основания – это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп ОН.‘]основаниям[/simple_tooltip].
Растворимые в воде основания (щелочи) | Нерастворимые в воде основания |
\(\mathrm{LiOH}\) – основание лития | \(\mathrm{Zn(OH)_{2}}\) – основание цинка |
\(\mathrm{NaOH}\) – основание натрия | \(\mathrm{Cu(OH)_{2}}\) – основание меди |
\(\mathrm{KOH}\) – основание калия | \(\mathrm{Al(OH)_{3}}\) – основание алюминия |
\(\mathrm{RbOH}\) – основание рубидия | \(\mathrm{Fe(OH)_{3}}\) – основание железа (III) |
Для определения растворимости оснований в воде необходимо пользоваться таблицей растворимости.
Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде при нормальных условиях |
Обратите внимание на окраску индикаторов в воде, в растворах кислот и оснований. Рассмотрим взаимодействие щелочей с различными индикаторами в лабораторном опыте №5:
НАЗВАНИЕ | Цвет индикатора и универсальной индикаторной бумажки | |||
ЛАКМУС | МЕТИЛОРАНЖ | ФЕНОЛФТАЛЕИН | БУМАЖКА | |
КИСЛОТА | Красный | Красный | Нет окраски | Красный |
ВОДА | Фиолетовый | Оранжевый | Нет окраски | Жёлтый |
ОСНОВАНИЕ | Синий | Жёлтый | Малиновый | Фиолетовый |
При работе с водными растворами оснований помните об осторожности!
- Необходимо использовать защитные очки, резиновые перчатки и халат.
- В случае попадания раствора на кожу необходимо немедленно промыть пораженный участок холодной водой, а затем обработать его раствором борной кислоты (из аптечки).
Подведём итоги
- Как при обычных условиях, так и при нагревании, вода реагирует с рядом простых и сложных веществ;
- Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп;
- Основания можно обнаружить с помощью индикаторов, таких как: фенолфталеин, метилоранж, лакмус и других;
- Индикаторы – вещества, изменяющие свою окраску в кислотной или щелочной средах;
- При работе с водными растворами оснований необходимо использовать защитные очки, резиновые перчатки и халат;
- В случае попадания раствора на кожу необходимо немедленно промыть пораженный участок холодной водой, а затем обработать его раствором борной кислоты (из аптечки).