- Взаимодействие металлов со щелочами
- Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
- Амфотерные соединения
- Амфотерные металлы: цинк и алюминий
- На этой странице вы узнаете
- Характеристика амфотерных металлов
- Характеристики элементов-металлов
- Физические свойства
- Способы получения
- Химические свойства
- Оксиды алюминия и цинка
- Гидроксиды алюминия и цинка
- Важнейшие химические свойства солей
- Фактчек
- Проверь себя
Взаимодействие металлов со щелочами
Со щелочами взаимодействуют амфотерные металлы, относящиеся в основном ко 2-й группе ( Zn, Be, Al, Sn, Pb и др.). Реакция протекает сплавлением металлов со щелочью:
Pb 0 –2 =Pb 2+ | 1 ;
2Н + +2 =Н2° | 1
или при взаимодействии с крепким раствором щелочи:
Ве°–2 =Ве +2 | 1;
| 1.
Амфотерные металлы образуют амфотерные оксиды и соответственно амфотерные гидроксиды (взаимодействующие с кислотами и щелочами с образованием соли и воды), например:
или в ионной форме: ;
или в ионной форме: .
Практическая часть
Опыт№ 1. Взаимодействие металлов с водой
Возьмите небольшой кусочек щелочного или щелочноземельного металла (натрий, калий, литий, кальций), который хранится в банке с керосином, тщательно осушите его фильтровальной бумагой, внесите в фарфоровую чашку, заполненную водой. По окончании опыта добавьте несколько капель фенолфталеина и определите среду образовавшегося раствора. При взаимодействии магния с водой реакционную пробирку подогрейте некоторое время на спиртовке.
Опыт№2. Взаимодействие металлов с разбавленными кислотами
В три пробирки налейте по 20–25 капель 2н раствора соляной, серной и азотной кислот. В каждую пробирку опустите металлы в виде проволоки, кусочков или стружки. Наблюдайте происходящие явления. Пробирки, в которых ничего не происходит, подогрейте на спиртовке до начала реакции. Пробирку с азотной кислотой осторожно понюхайте для определения выделяющегося газа.
Опыт №3. Взаимодействие металлов с концентрированными кислотами
В две пробирки налейте по 20–25 капель концентрированной азотной и серной (осторожно!) кислот, опустите в них металл, наблюдайте происходящее. В случае необходимости пробирки можно подогреть на спиртовке до начала реакции. Для определения выделяющихся газов пробирки осторожно понюхайте.
Опыт№4. Взаимодействие металлов со щелочами
В пробирку налейте 20–30 капель концентрированного раствора щелочи (КОН или NaOH), внесите металл. Пробирку слегка подогрейте. Наблюдайте происходящее.
Опыт№5. Получение и свойства гидроксидов металлов
В пробирку налейте 15–20 капель соли соответствующего металла, добавьте щелочь до выпадения осадка. Осадок разделите на две части. К одной части прилейте раствор соляной кислоты, а к другой – раствор щелочи. Отметьте наблюдения, напишите уравнения в молекулярной, полной ионной и краткой ионной формах, сделайте вывод о характере полученного гидроксида.
Оформление работы и выводы
К окислительно-восстановительным реакциям напишите уравнения электронно-ионного баланса, ионообменные реакции напишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах.
В выводах напишите, к какой группе активности (1, 2 или 3-й) относится изученный вами металл и какие свойства (основные или амфотерные) проявляет его гидроксид. Выводы обоснуйте.
Источник
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Амфотерные соединения
Автор статьи — Саид Лутфуллин
Химия – это всегда единство противоположностей.
Посмотрите на периодическую систему.
Некоторые элементы (почти все металлы, проявляющие степени окисления +1 и +2) образуют основные оксиды и гидроксиды. Например, калий образует оксид K2O, и гидроксид KOH. Они проявляют основные свойства, например взаимодействуют с кислотами.
K2O + HCl → KCl + H2O
Некоторые элементы (большинство неметаллов и металлы со степенями окисления +5, +6, +7) образуют кислотные оксиды и гидроксиды. Кислотные гидроксиды – это кислородсодержащие кислоты, их называют гидроксидами, потому что в строении есть гидроксильная группа, например, сера образует кислотный оксид SO3 и кислотный гидроксид H2SO4 (серную кислоту):
Такие соединения проявляют кислотные свойства, например они реагируют с основаниями:
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
А есть элементы, образующие такие оксиды и гидроксиды, которые проявляют и кислотные, и основные свойства. Это явление называется амфотерностью. Таким оксидам и гидроксидам и будет приковано наше внимание в этой статье. Все амфотерные оксиды и гидроксиды — твердые вещества, нерастворимые в воде.
Для начала, как определить является ли оксид или гидроксид амфотерным? Есть правило, немного условное, но все-таки пользоваться им можно:
Амфотерные гидроксиды и оксиды образуются металлами, в степенях окисления +3 и +4, например (Al2O3, Al(OH)3, Fe2O3, Fe(OH)3)
И четыре исключения: металлы Zn, Be, Pb, Sn образуют следующие оксиды и гидроксиды: ZnO, Zn(OH)2, BeO, Be(OH)2, PbO, Pb(OH)2, SnO, Sn(OH)2, в которых проявляют степень окисления +2, но не смотря на это, эти соединения проявляют амфотерные свойства.
Свойства амфотерных соединений запомнить не сложно: они взаимодействуют с кислотами и щелочами .
Источник
Амфотерные металлы: цинк и алюминий
На этой странице вы узнаете
- Особенности строения атомов амфотерных металлов;
- Физические и химические свойства;
- И нашим, и вашим: обсудим амфотерность цинка и алюминия.
Кто-то любит соленое, кто-то любит сладкое, а кто-то — и то, и другое. То же самое происходит и с амфотерными металлами.
Характеристика амфотерных металлов
Под амфотерностью понимают способность соединений проявлять одновременно и кислотные, и основные свойства в зависимости от условий и природы реагентов, участвующих в реакции.
Список амфотерных металлов включает в себя множество наименований. Из них мы рассмотрим цинк и алюминий.
Характеристики элементов-металлов
Алюминий — элемент IIIA группы третьего периода. Его электронная конфигурация [Ne]3s 2 3p 1 .
В возбужденном состоянии электронная пара на 3s-орбитали распаривается. В результате образуются три неспаренных электрона, которые способны образовывать химические связи. Поэтому у алюминия постоянная степень окисления +3.
Цинк — расположен во IIВ группе в четвертом периоде. Цинк относится к d-элементам, при этом атом цинка имеет полностью заполненные 3d– и 4s– электронные подуровни.
Его электронная конфигурация в основном состоянии [Ar]3d 10 4s 2 . В соединениях цинк проявляет постоянную степень окисления +2.
Физические свойства
Алюминий — лёгкий серебристо-белый металл, покрывающийся на воздухе оксидной плёнкой из-за взаимодействия с кислородом (на фото расположен слева). Из алюминия часто делают тысячи вещей, которые окружают нас в быту: от фольги на баночке йогурта до стильного корпуса смартфона.
Цинк — голубовато-белый металл (на фото расположен справа).
Способы получения
Химические свойства
По химическим свойствам они являются типичными восстановителями, а значит, способны реагировать с окислителями. Как и другие металлы, они будут взаимодействовать со своими противоположностями — неметаллами. Также они будут вступать в реакции вытеснения с водой, кислотами-неокислителями, щелочами и солями менее активных металлов.
- Реакции с неметаллами
Как типичные металлы, алюминий и цинк способны вступать в реакции с неметаллами и образовывать различные бинарные соединения.
- Реакции с оксидами
Ввиду низких значений электроотрицательности алюминий и цинк, как и другие металлы, являются отличными восстановителями. Настолько сильными, что они даже способны восстанавливать некоторые металлы и неметаллы из их оксидов. Этот процесс называется металлотермией.
Активные металлы (стоящие до алюминия в ряду активности) не получают путём восстановления из оксидов. |
Алюминий является очень активным металлом, который, помимо этого, ещё и является одним из наиболее распространённых в земной коре.
Его очень часто используют в металлургии для получения других металлов из их оксидов. Этот процесс называется алюмотермией.
- Реакции с водой
Так как алюминий и цинк — металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, то они способны вытеснять водород из воды.
Алюминий, подобно другим активным металлам, при взаимодействии с водой образует гидроксид и водород.
Цинк является уже менее активным металлом, поэтому нуждается в создании более жёстких условий для реакции с водой. Он взаимодействует только с перегретым водяным паром и в таких жёстких условиях вытесняет из воды ОБА атома водорода, превращаясь в оксид.
- Реакции с кислотами
Алюминий и цинк также способны вытеснять водород не только из воды, но и из кислот-неокислителей.
С кислотами-окислителями протекают более сложные ОВР, при этом помним, что в холодных концентрированных растворах кислот-окислителей алюминий пассивируется из-за наличия оксидной плёнки на его поверхности.
- Реакции со щелочами
Амфотерные металлы реагируют со щелочами, причем продукты зависят от определенных условий:
- Реакции с солями
Как и другие металлы, алюминий и цинк способны вытеснять менее активные металлы из их солей.
Оксиды алюминия и цинка
Оксиды алюминия и цинка по физическим свойствам представляют собой бесцветные порошки, нерастворимые в воде.
По химическим свойствам это типичные амфотерные оксиды, которые способны вступать в основно-кислотные взаимодействия как с основным, так и с кислотным. Как и другие оксиды, они могут вступать в ОВР с сильными восстановителями с восстановлением из них металла.
- Реакции с водой
Оксидам алюминия и цинка соответствуют нерастворимые гидроксиды Al(OH)3 и Zn(OH)2, поэтому и сами оксиды с водой не взаимодействуют.
- Амфотерные свойства оксидов
Как типичные амфотерные оксиды, оксиды алюминия и цинка будут реагировать как с веществами, проявляющими основные свойства (основаниями, основными оксидами), так и с веществами, проявляющими кислотные свойства (кислотами, кислотными оксидами):
- ОВР с сильными восстановителями
Как и другие оксиды, оксид цинка может вступать в ОВР с сильными восстановителями (C, CO, H2, Al, Mg, Ca и т. д.) с восстановлением из них металла.
Гидроксиды алюминия и цинка
По физическим свойствам гидроксиды алюминия и цинка представляют собой белые порошкообразные вещества, нерастворимые в воде. Все их химические свойства обусловлены тем, что они являются амфотерными гидроксидами: они способны вступать в реакции как с основным, так и с кислотным.
Помимо этого, как и для других нерастворимых гидроксидов, для гидроксидов алюминия и цинка характерны реакции термического разложения.
- Гидроксиды алюминия и цинка как амфотерные гидроксиды
- Термическое разложение гидроксидов
Подобно другим нерастворимым гидроксидам, нерастворимые Al(OH)3 и Zn(OH)2 способны разлагаться при нагревании на соответствующий оксид и воду.
Важнейшие химические свойства солей
- Реакции с растворами щелочей
Соли алюминия и цинка реагируют с растворами щелочей.
- Разрушение комплексных солей и их аналогов кислотами
Если сильная кислота находится в недостатке, её хватает только для самого сильного металла (щелочного или щелочно-земельного). В результате образуется соль и амфотерный гидроксид, возможно также образование воды.
Если сильная кислота находится в избытке, её хватает на оба металла: образуются две соли и вода.
Со слабыми кислотами (угольной CO2(р-р), сернистой SO2(р-р), сероводородной H2S) ситуация немного сложнее:
- Если слабая кислота находится в недостатке, её также хватает только для самого сильного металла (щелочного или щелочно-земельного).
— Если слабая кислота находится в избытке, в продуктах образуется кислая соль (из-за избытка кислотного) и амфотерный гидроксид.Со слабой кислотой он не взаимодействует, так как сам слабый.
- Термическое разложение
При нагревании комплексной соли будет происходить выпаривание из неё воды. В анионе там, где нет воды (например, в расплаве), образуются средние соли с амфотерными металлами.
- Реакции с солями
Самые “страшные” реакции с участием комплексных солей — их реакции с солями. Чтобы их написать, можно для себя представить комплексную соль как совокупность щёлочи и амфотерного гидроксида.
Фактчек
- Алюминий и цинк относятся к амфотерным металлам, то есть таким, которые могут реагировать и с кислотами, и со щелочами в зависимости от природы реагирующих веществ.
- Алюминий относится к p-элементам, его постоянная степень окисления +3; цинк относится к d-элементам, его постоянная степень окисления +2.
- Алюминий и цинк реагируют с рядом веществ: неметаллами, водой, кислотами, щелочами, солями.
- Оксиды и гидроксиды алюминия и цинка также обладают амфотерными свойствами ,что определяет их химическое поведение в различных реакциях.
- Алюминий и цинк способны образовывать особый тип солей, называемый комплексными.
Проверь себя
Задание 1.
Какими свойствами обладают алюминий, цинк и их оксиды и гидроксиды?
- Основными свойствами;
- Кислотными свойствами;
- Амфотерными свойствами;
- Нейтральными свойствами.
Задание 2.
Цинк реагирует с водой с образованием:
- Оксида цинка и водорода;
- Гидроксид цинка и водорода;
- Цинката и водорода;
- Гидрида цинка и кислорода.
Задание 3.
Что можно наблюдать при приливании раствора гидроксида натрия к раствору хлорида алюминия?
- Выделение газа;
- Выпадение осадка;
- Видимых изменений не наблюдается;
- Выпадение осадка, а затем его растворение.
Задание 4.
Что образуется в реакции оксида цинка и сернистого газа?
- Сульфат цинка;
- Сульфит цинка;
- Сульфид цинка и кислород;
- Реакция не идет.
Задание 5.
Какая соль образуется при взаимодействии тетрагидроксоалюмината натрия и избытка сероводорода?
- Средняя соль;
- Комплексная соль;
- Кислая соль;
- Основная соль.
ОТВЕТЫ: 1. — 3; 2. — 1; 3. — 4; 4. — 4; 5. — 3
Источник