Амфотерные металлы егэ - Exhelper.top - портал для учащихся

Амфотерные соединения

05-Дек-2014 | комментария 4 | Лолита Окольнова

Амфотерные соединения

и их свойства

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.

Наиболее часто встречающиеся амфотерные оксиды (и соответствующие им гидроксиды): ZnO, Zn(OH)₂, BeO, Be(OH)₂, PbO, Pb(OH)₂, SnO, Sn(OH)₂, Al₂O₃, Al(OH)₃, Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Cr₂O₃, Cr(OH)₃.

с взаимодействием с кислотами все просто, в этих реакциях амфотерные соединения ведут себя как основные:

Оксиды:

Точно так же реагируют гидроксиды:

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

Pb(OH)₂ + 2HCl → PbCl₂ + 2H₂O

С взаимодействием со щелочами немного сложнее. В этих реакциях амфотерные соединения ведут себя как кислоты, и продукты реакции могут быть различными, все зависит от условий.

Или реакция происходит в растворе, или реагирующие вещества берутся твердые и сплавляются.

Взаимодействие основных соединений с амфотерными при сплавлении.

Разберем на примере гидроксида цинка. Как уже говорилось ранее, амфотерные соединения взаимодействуя с основными, ведут себя как кислоты. Вот и запишем гидроксид цинка Zn(OH)₂ как кислоту. У кислоты водород спереди, вынесем его: H₂ZnO₂. И реакция щелочи с гидроксидом будет протекать как будто он – кислота. «Кислотный остаток» ZnO₂^2- двухвалентный:

2KOH_(тв.) + H₂ZnO_2(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + 2H₂O

Полученное вещество K₂ZnO₂ называется метацинкат калия (или просто цинкат калия). Это вещество – соль калия и гипотетической «цинковой кислоты» H₂ZnO₂(солями такие соединения называть не совсем правильно, но для собственного удобства мы про это забудем). Только гидроксид цинка записывать вот так: H₂ZnO₂ – нехорошо. Пишем как обычно Zn(OH)₂, но подразумеваем (для собственного удобства), что это «кислота»:

2KOH_(тв.) + Zn(OH)_2(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + 2H₂O

С гидроксидами, в которых 2 группы ОН, все будет так же как и с цинком:

Be(OH)₂₍_тв_.) + 2NaOH₍_тв_.) (t,сплавление)→ 2H₂O + Na₂BeO₂ (метабериллат натрия, или бериллат)

Pb(OH)₂₍_тв_.) + 2NaOH₍_тв_.) (t,сплавление)→ 2H₂O + Na₂PbO₂ (метаплюмбат натрия, или плюмбат)

Разберем на примере гидроксида алюминия: Al(OH)₃, запишем в виде кислоты: H₃AlO₃, но в таком виде не оставляем, а выносим оттуда воду:

H₃AlO₃ – H₂O → HAlO₂ + H₂O.

Вот с этой «кислотой» (HAlO₂) мы и работаем:

HAlO₂ + KOH → H₂O + KAlO₂(метаалюминат калия, или просто алюминат)

Но гидроксид алюминия вот так HAlO₂ записывать нельзя, записываем как обычно, но подразумеваем там «кислоту»:

Al(OH)₃₍_тв_.) + KOH₍_тв_.) (t,сплавление)→ 2H₂O + KAlO₂(метаалюминат калия)

То же самое и с гидроксидом хрома:

Cr(OH)₃ → H₃CrO₃ → HCrO₂

Cr(OH)₃₍_тв_.) + KOH₍_тв_.) (t,сплавление)→ 2H₂O + KCrO₂(метахромат калия,

НО НЕ ХРОМАТ, хроматы – это соли хромовой кислоты).

С гидроксидами содержащими четыре группы ОН точно так же: выносим вперед водород и убираем воду:

Sn(OH)₄ → H₄SnO₄ → H₂SnO₃

Pb(OH)₄ → H₄PbO₄ → H₂PbO₃

И эти гидроксиды будут образовывать разные «соли»:

Степень окисления	+2	+4
Формула гидроксида	Sn(OH)₂	Pb(OH)₂	Sn(OH)₄	Pb(OH)₄
Формула гидроксида в виде кислоты	H₂SnO₂	H₂PbO₂	H₂SnO₃	H₂PbO₃
Соль (калиевая)	K₂SnO₂	K₂PbO₂	K₂SnO₃	K₂PbO₃
Название соли	станнИТ	блюмбИТ	метастаннАТ	метаблюмбАТ

Те же принципы, что и в названиях обычных «солей», элемент в высшей степени окисления – суффикс АТ, в промежуточной – ИТ.

Такие «соли» (метахроматы, метаалюминаты, метабериллаты, метацинкаты и т.д.) получаются не только в результате взаимодействия щелочей и амфотерных гидроксидов. Эти соединения всегда образуются, когда соприкасаются сильноосновный «мир» и амфотерный (при сплавлении). То есть точно так же как и амфотерные гидроксиды со щелочами будут реагировать и амфотерные оксиды, и соли металлов, образующих амфотерные оксиды (соли слабых кислот). И вместо щелочи можно взять сильноосновный оксид, и соль металла, образующего щелочь (соль слабой кислоты).

Взаимодействия:

Запомните, реакции, приведенные ниже, протекают при сплавлении.

Амфотерного оксида с сильноосновным оксидом:

ZnO_(тв.) + K₂O_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ (метацинкат калия, или просто цинкат калия)

Амфотерного оксида со щелочью:

ZnO_(тв.) + 2KOH_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + H₂O↑

Амфотерного оксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

ZnO_(тв.) + K₂CO₃₍_тв_.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + CO₂↑

Амфотерного гидроксида с сильноосновным оксидом:

Zn(OH)₂_(тв.) + K₂O_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + H₂O↑

Амфотерного гидроксида со щелочью:

Zn(OH)_2(тв.) + 2KOH_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + 2H₂O↑

Амфотерного гидроксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

Zn(OH)_2(тв.) + K₂CO_3(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + CO₂↑ + H₂O↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с сильноосновным оксидом:

ZnCO₃_(тв.) + K₂O_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + CO₂↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение со щелочью:

ZnCO_3(тв.) + 2KOH_(тв.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + CO₂↑ + H₂O↑

Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:

ZnCO_3(тв.) + K₂CO₃₍_тв_.) (t,сплавление)→ K₂ZnO₂ + 2CO₂↑

Ниже представлена информация по солям амфотерных гидроксидов, красным помечены наиболее встречающиеся в ЕГЭ.

Оксид	Гидроксид	Гидроксид в виде кислоты	Кислотный остаток	Соль	Название соли
BeO	Be(OH)₂	H₂BeO₂	BeO₂^2-	K₂BeO₂	Метабериллат (бериллат)
ZnO	Zn(OH)₂	H₂ZnO₂	ZnO₂^2-	K₂ZnO₂	Метацинкат (цинкат)
Al₂O₃	Al(OH)₃	HAlO₂	AlO₂^—	KAlO₂	Метаалюминат (алюминат)
Fe₂O₃	Fe(OH)₃	HFeO₂	FeO₂^—	KFeO₂	Метаферрат (НО НЕ ФЕРРАТ)
SnO	Sn(OH)₂	H₂SnO₂	SnO₂^2-	K₂SnO₂	СтаннИТ
PbO	Pb(OH)₂	H₂PbO₂	PbO₂^2-	K₂PbO₂	БлюмбИТ
SnO₂	Sn(OH)₄	H₂SnO₃	SnO₃^2-	K₂SnO₃	МетастаннАТ (станнат)
PbO₂	Pb(OH)₄	H₂PbO₃	PbO₃^2-	K₂PbO₃	МетаблюмбАТ (плюмбат)
Cr₂O₃	Cr(OH)₃	HCrO₂	CrO₂^—	KCrO₂	Метахромат (НО НЕ ХРОМАТ)

Взаимодействие амфотерных соединений с растворами ЩЕЛОЧЕЙ (здесь только щелочи).

В ЕГЭ это называют «растворением гидроксида алюминия (цинка, бериллия и т.д.) щелочи». Это обусловлено способностью металлов в составе амфотерных гидроксидов в присутствии избытка гидроксид-ионов (в щелочной среде) присоединять к себе эти ионы. Образуется частица с металлом (алюминием, бериллием и т.д.) в центре, который окружен гидроксид-ионами. Эта частица становится отрицательно-заряженной (анионом) за счет гидроксид-ионов, и называться этот ион будет гидроксоалюминат, гидроксоцинкат, гидроксобериллат и т.д.. Причем процесс может протекать по-разному металл может быть окружен разным числом гидроксид-ионов.

Мы будем рассматривать два случая: когда металл окружен четырьмя гидроксид-ионами, и когда он окружен шестью гидроксид-ионами.

Запишем сокращенное ионное уравнение этих процессов:

Al(OH)₃ + OH^— → Al(OH)₄^—

Образовавшийся ион называется Тетрагидроксоалюминат-ион. Приставка «тетра-» прибавляется, потому что гидроксид-иона четыре. Тетрагидроксоалюминат-ион имеет заряд -, так как алюминий несет заряд 3+, а четыре гидроксид-иона 4-, в сумме получается -.

Al(OH)₃ + 3OH^— → Al(OH)₆^3-

Образовавшийся в этой реакции ион называется гексагидроксоалюминат ион. Приставка «гексо-» прибавляется, потому что гидроксид-иона шесть.

Прибавлять приставку, указывающую на количество гидроксид-ионов обязательно. Потому что если вы напишете просто «гидроксоалюминат», не понятно, какой ион вы имеете в виду: Al(OH)₄^— или Al(OH)₆^3-.

При взаимодействии щелочи с амфотерным гидроксидом в растворе образуется соль. Катион которой – это катион щелочи, а анион – это сложный ион, образование которого мы рассмотрели ранее. Анион заключается в квадратные скобки.

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат калия)

Al(OH)₃ + 3KOH → K₃[Al(OH)₆] (гексагидроксоалюминат калия)

Какую именно (гекса- или тетра-) соль вы напишете как продукт – не имеет никакого значения. Даже в ответниках ЕГЭ написано: «…K₃[Al(OH)₆] (допустимо образование K[Al(OH)₄]». Главное не забывайте следить, чтобы все индексы были верно проставлены. Следите за зарядами, и имейте ввиду, что сумма их должна быть равна нулю.

Кроме амфотерных гидроксидов, со щелочами реагируют амфотерные оксиды. Продукт будет тот же. Только вот если вы запишете реакцию вот так:

Al₂O₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + NaOH → Na₃[Al(OH)₆]

Но эти реакции у вас не уравняются. Надо добавить воду в левую часть, взаимодейтсиве ведь происходит в растворе, воды там дотаточно, и все уравняется:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O → 2Na₃[Al(OH)₆]

Помимо амфотерных оксидов и гидроксидов, с растворами щелочей взаимодействуют некоторые особо активные металлы, которые образуют амфотерные соединения. А именно это: алюминий, цинк и бериллий. Чтобы уравнялось, слева тоже нужна вода. И, кроме того, главное отличие этих процессов – это выделение водорода:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

2Al + 6NaOH + 6H₂O → 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂↑

В таблице ниже приведены наиболее распространенные в ЕГЭ примеры свойства амфотерных соединений:

Амфотерное вещество	Соль	Название соли	Реакции
Al Al₂O₃ Al(OH)₃	Na[Al(OH)₄]	Тетрагидроксоалюминат натрия	Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑
Na₃[Al(OH)₆]	Гексагидроксоалюминат натрия	Al(OH)₃ + 3NaOH → Na₃[Al(OH)₆] Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O → 2Na₃[Al(OH)₆] 2Al + 6NaOH + 6H₂O → 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂↑
Zn ZnO Zn(OH)₂	K₂[Zn(OH)₄]	Тетрагидроксоцинкат натрия	Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]+ H₂↑
K₄[Zn(OH)₆]	Гексагидроксоцинкат натрия	Zn(OH)₂ + 4NaOH → Na₄[Zn(OH)₆] ZnO + 4NaOH + H₂O → Na₄[Zn(OH)₆] Zn + 4NaOH + 2H₂O → Na₄[Zn(OH)₆]+ H₂↑
Be BeO Be(OH)₂	Li₂[Be(OH)₄]	Тетрагидроксобериллат лития	Be(OH)₂ + 2LiOH → Li₂[Be(OH)₄] BeO + 2LiOH + H₂O → Li₂[Be(OH)₄] Be + 2LiOH + 2H₂O → Li₂[Be(OH)₄]+ H₂↑
Li₄[Be(OH)₆]	Гексагидроксобериллат лития	Be(OH)₂ + 4LiOH → Li₄[Be(OH)₆] BeO + 4LiOH + H₂O → Li₄[Be(OH)₆] Be + 4LiOH + 2H₂O → Li₄[Be(OH)₆]+ H₂↑
Cr₂O₃ Cr(OH)₃	Na[Cr(OH)₄]	Тетрагидроксохромат натрия	Cr(OH)₃ + NaOH → Na[Cr(OH)₄] Cr₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Cr(OH)₄]
Na₃[Cr(OH)₆]	Гексагидроксохромат натрия	Cr(OH)₃ + 3NaOH → Na₃[Cr(OH)₆] Cr₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O → 2Na₃[Cr(OH)₆]
Fe₂O₃ Fe(OH)₃	Na[Fe(OH)₄]	Тетрагидроксоферрат натрия	Fe(OH)₃ + NaOH → Na[Fe(OH)₄] Fe₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Fe(OH)₄]
Na₃[Fe(OH)₆]	Гексагидроксоферрат натрия	Fe(OH)₃ + 3NaOH → Na₃[Fe(OH)₆] Fe₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O → 2Na₃[Fe(OH)₆]

Вот и все! Ничего сложного. Главное не путайте, помните что образуется при сплавлении, что в растворе. Очень часто задания по этому вопросу попадаются в B части.

Обсуждение: «Амфотерные соединения»

(Правила комментирования)

Источник

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]3s²3p¹.

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]3d¹⁰4s². 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

Материал по химии

Какие реакции нужно знать, чтобы решить ЕГЭ по химии?
1) Взаимодействие металлов с кислородом
2) Взаимодействие металлов с водой
3) Амфотерные металлы
4) Амфотерные оксиды и гидроксиды
5) Комплексные соли
6) Амфотерные соли
7) Углерод на ЕГЭ
Азот на ЕГЭ
9) Фосфор на ЕГЭ
10) Сера на ЕГЭ
11) Замещение неметаллов
12) Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами
13) Медь и её соединения
14) Серебро и его соединения
15) Хром и его соединения
16) Железо и его соединения
17) Соединения марганца
18) Неметаллы с щелочами
19) Кислотные оксиды с щелочами
20) Гидриды, фосфиды, нитриды, сульфиды, карбиды
21) Гидролиз бинарных соединений с ковалентной полярной связью
22) Взаимный гидролиз

В данном материале мы рассмотрим только те реакции неорганической химии, что выходят за пределы свойств классов (солей, кислот, оксидов, оснований) и часто встречаются в 8 задании. В материале Вы познакомитесь с самыми популярными реакциями, которые встречаются на экзамене.

Какие реакции нужно знать, чтобы решить ЕГЭ по химии?

1) Взаимодействие металлов с кислородом

Натрий, как и другие щелочные металлы (кроме лития), а также барий, при взаимодействии с кислородом образуют пероксиды или надпероксиды:

2Na + O₂ = Na₂O₂

Причем, для натрия более характерен пероксид, а для калия – надпероксид:

K + O₂ = KO₂

Пероксиды реагируют с холодной и горячей водой по-разному: с холодной водой происходит реакция обмена:

Na₂O₂+ 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂

В горячей воде происходит окислительно-восстановительная реакция:
2Na₂O₂+ H₂O = 4NaOH + O₂↑

2) Взаимодействие металлов с водой

Основные продукты при взаимодействии металлов с водой можно представить в виде следующей схемы:

Задание 8 ЕГЭ по химии

Активные металлы, такие как натрий, калий, кальций, легко реагируют с водой, вытесняя водород. Реакции относятся к экзотермическим (проходят с выделением большого количества тепла), натрий и калий так активно реагируют с водой, что при контакте происходит их возгорание.

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Магний и алюминий тоже образуют гидроксиды, но для реакции необходимо нагревание. Алюминий берут в виде амальгамы.

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂↑

Металлы средней активности требуют нагревания для взаимодействия с водой, при этом образуется оксид, а не гидроксид:

Zn + H₂O = ZnO + H₂↑

Железо при взаимодействии с водой образует окалину (смесь оксида железа II и оксида железа III):

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂

На влажном воздухе железо превращается в бурый гидроксид железа III:

2Fe + 3H₂O + 3O₂ = 2Fe(OH)₃

Задание в формате ЕГЭ с ответом:

K + H₂O →
K₂O + H₂O →
K + O₂ →
K₂O₂ + H₂Oхолод. →

KOH
K₂O
KOH + H₂O₂
KOH + H₂
KO₂

Пример задания из КИМ ЕГЭ:

Ba + O₂ →
BaO + H₂O →
Ba + H₂O →
BaO₂ + H₂O (горяч.) →

Ba(OH) ₂ + O₂
BaO₂
Ba(OH) ₂
BaO
Ba(OH) ₂ + H₂

От активности металла зависит продукт реакции

3) Амфотерные металлы

Алюминий, цинк и бериллий отличаются от других металлов тем, что могут вступать во взаимодействие с концентрированными растворами щелочей, понятие «амфотерные металлы» использовано для облегчения поиска, такое понятие не совсем верно.

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Be + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Be(OH)₄] + H₂

4) Амфотерные оксиды и гидроксиды

Амфотерные оксиды и гидроксиды реагируют с концентрированными растворами щелочей, причем продукт зависит от агрегатного состояния исходной щелочи: если она твердая, то применяют сплавление и образуется средняя соль, если же щелочь дана в растворенном виде, то образуется комплексная соль. Эти различия очень часто встречаются в задании 8 на ЕГЭ по химии!

При сплавлении:

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O↑

Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O↑

При растворении в концентрированной щелочи:

BeO + 2KOH + H₂O = K₂[Be(OH)₄]

Be(OH)₂ + 2KOH = K₂[Be(OH)₄]

Можно брать любую щелочь и любой амфотерный оксид или гидроксид.

Амфотерные оксиды, при сплавлении с солями, вытесняют летучие кислотные оксиды:

Na₂CO₃ + Al₂O₃ = 2NaAlO₂ + CO₂↑

K₂SO₃ + ZnO = K₂ZnO₂ + SO₂↑

Задание по образцу ФИПИ:

Be + KOH р-р →
BeO + KOH р-р →
BeO + KOH тв. →
Be(OH) ₂ + KOH тв. →

K₂ [Be(OH) ₄] + H₂O
K₂ [Be(OH) ₄] + H₂
K₂O + Be(OH) ₂
K₂ [Be(OH) ₄]
K₂BeO₂ + H₂O

5) Комплексные соли

Комплексные соли разлагаются при нагревании с потерей воды:

Na[Al(OH)₄] = NaAlO₂ + 2H₂O

K₂[Zn(OH)₄] = K₂ZnO₂ + 2H₂O

Комплексные соли реагируют с сильными кислотами в двух вариантах (при избытке и при недостатке кислоты):

Na[Al(OH)₄] + HCl = NaCl + H₂O + Al(OH)₃↓ (при недостатке кислоты)

Na[Al(OH)₄] + 4HCl = NaCl + AlCl₃ + 4H₂O (при избытке кислоты)

Комплексные соли реагируют со слабыми кислотами и летучими кислотными оксидами, получаемые сульфиды, карбонаты, сульфиты алюминия неустойчивы, поэтому вместо них записывают гидроксид амфотерного металла:

2Na[Al(OH)₄] + H₂S = Na₂S + 2Al(OH)₃ + 2H₂O (при недостатке сероводородной кислоты)

Na[Al(OH)₄] + H₂S = NaHS + Al(OH)₃ + H₂O (при избытке сероводородной кислоты)

2Na[Al(OH)₄] + CO₂ = Na₂CO₃ + 2Al(OH)₃ + H₂O (при недостатке углекислого газа)

Na[Al(OH)₄] + CO₂ = NaHCO₃ + Al(OH)₃ (в условиях избытка углекислого газа)

Попробуйте решить задание ЕГЭ:

Na₂ [Zn(OH) ₄] нагревание →
Na₂ [Zn(OH) ₄] + H₂S изб. →
Na₂ [Zn(OH) ₄] + H₂S нед. →
NaOH тв. + Zn(OH) ₂ →

NaHS + ZnS + H₂O
Na₂S + Zn(OH) ₂ + H₂O
Na₂ZnO₂ + H₂O
Na₂S + Zn + H₂O
Na₂ZnO₂ + H₂

6) Амфотерные соли

Термин «амфотерные соли» некорректен, однако за последний месяц было более четырех тысяч запросов с таким сочетанием слов, под амфотерными солями школьник понимает соли, в анионе которого стоит амфотерный металл, а также комплексные соли, описанные выше. На самом деле, соли в которых амфотерный металл принадлежит аниону следует относить к самым обычным средним солям. Рассмотрим свойства некоторых из них, например, цинката натрия (Na₂ZnO₂) и алюмината калия (KAlO₂).

Реагируют с сильными кислотами:

Na₂ZnO₂ + 4HCl = 2NaCl + ZnCl₂ + 2H₂O

2KAlO₂ + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Б) Растворяются в воде с образованием соответствующей комплексной соли:

KAlO₂ + 2H₂O = K[Al(OH)₄]

Также под амфотерными солями школьники подразумевают соли, содержащие в катионе металл в третьей валентности (что тоже является неверным, это средние соли) или цинк и бериллий, такие соли могут по-разному реагировать с растворами щелочей, например:

AlCl₃ + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)₃ (недостаток щелочи, разбавленный раствор щелочи)

AlCl₃ + 4NaOH = NaCl + Na[Al(OH)₄] (избыток щелочи, концентрированный раствор щелочи)

Na₂BeO₂ + H₂SO₄ →
Na₂ [Be(OH) ₄] + H₂SO₄ изб. →
Na₂ [Be(OH) ₄] + H₂SO₄ нед. →
Na₂BeO₂ + H₂O →

Na₂SO₄ + BeSO₄ + H₂O
Na₂SO₄ + Be(OH) ₂
Na₂SO₄ + Be(OH) ₂ + H₂O
Na₂ [Be(OH) ₄]
NaOH + BeSO₄ + H₂O

AlCl₃ + KOH разб. →
AlCl₃ + K₂CO₃ р-р →
AlCl₃ + KOH конц. →
Al₂O₃ + K₂CO₃ тв. →

Al(OH) ₃ + KCl
KCl + KAlO₂ + H₂O
KAlO₂ + CO₂
K[Al(OH) ₄] + KCl
Al(OH) ₃ + KCl + CO₂

Ba(OH) ₂ нед. + AlCl₃ →
Ba(OH) ₂ изб. + AlCl₃ →
Ba(AlO₂)₂ + HCl →
Ba[Al(OH) ₄]₂ + HCl изб. →

Ba(OH) ₂ + AlCl₃ + H₂O
BaCl₂ + Ba[Al(OH) ₄]₂
BaCl₂ + AlCl₃ + H₂O
BaCl₂ + Al(OH) ₃ + H₂O
BaCl₂ + Al(OH) ₃

7) Углерод на ЕГЭ

В задании 8 часто встречаются гидрокарбонаты, рассмотрим их важнейшие свойства на примере гидрокарбоната кальция.

Гидрокарбонаты, как и другие кислые соли, при взаимодействии с щелочами, оксидами, солями, кислотами и при нагревании часто превращаются в средние соли.

Разложение при нагревании:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Взаимодействие с щелочами:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + 2NaOH → CaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O

Взаимодействие с кислотами:

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O

Реакция с карбонатами. Эти реакции идут с образованием кислых солей, необходимый для их образования водород поступает из воды, поэтому составители используют такие обозначения как CO₂ р-р или CaCO₃ влажн., реакция идет по следующей схеме:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Углекислый газ

Восстановление углерода активными металлами и углеродом:

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C

CO₂ + C → 2CO

Реакции с монооксидом углерода:

CO или угарный газ – хороший восстановитель, реагирует с окислителями:

CO + CuO = CO₂ + Cu

CO + Cl₂ = COCl₂

CO + Br₂ = COBr₂

2CO + O₂ = 2CO₂

Монооксид углерода проявляет и окислительные свойства:

СO + H₂ = CH₃OH

Вступает в реакции без изменения степени окисления:

CO + NaOHтв. = HCOONa (при сплавлении)

KHCO₃ + Ca(OH) ₂ →
Mg(HCO₃)₂ + H₂CrO₄ →
MgCO₃ + H₂CrO₄ →
Ca(HCO₃)₂ + KOH →

Cr₂O₃ + MgCO₃ + H₂O
KOH + Ca(HCO₃)₂
CaCO₃ + K₂CO₃ + H₂O
MgCrO₄ + H₂O + CO₂
CaO + K₂CO₃ + H₂O

Mg + CO₂ →
MgO + CO₂ →
Mg(HCO₃)₂ + NaOH →
MgCl₂ + Na₂CO₃ →

MgO + C
MgCO₃
Mg + CO
MgCO₃ + Na₂CO₃ + H₂O
MgCO₃ + NaCl

Азот на ЕГЭ

Очень популярной в заданиях ЕГЭ по химии является азотная кислота, в отличие от обычных кислот, в качестве окислителя выступает не протон водорода, а азот в высшей степени окисления.

В общем, схему реакции кислоты с металлами можно представить в следующем виде:

HNO₃ + Me → Me^+x(NO₃)_x + H₂O + особый продукт

Особые продукты зависят от характера металла, приведем из в виде таблицы:

Таблица – свойства азотной кислоты

Реагент	HNO₃концентрированная	HNO₃ разбавленная
Активные металлы (металлы IA и IIА-группы в таблице Менделеева)	N₂O (редко NO)	NH₄NO₃ (редко N2 или NH3)
Неактивные металлы Cu, Ag, Hg	NO₂	NO
Cr, Al, Fe	На холоде реакция не идёт в следствие пассивации, При нагревании образуется NO₂, а металл приобретает степень окисления +3	NO (редко N2, N2O)
Металлы средней активности (все остальные металлы, например, Zn, Ni, Co)	NO₂	NO (редко N₂, N₂O)
Au, Pt	Реакция не идет	Реакция не идет

Примеры реакций металлов с азотной кислотой:

4HNO₃ разб. + Al = Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O (при любой температуре)

6HNO₃ конц. + Al = Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O (реакция идет только при нагревании)

10HNO₃ разб. + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

10HNO₃ конц. + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

C другими восстановителями азотные кислоты ведут себя аналогичным образом: у концентрированной продуктом является NO₂, а у разбавленной – NO:

FeO + 4HNO₃ конц. = Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

3FeO + 10HNO₃ разб. = 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Азотная кислота реагирует и с неметаллами, например, с серой и углеродом:

6HNO₃ конц. + S = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

4HNO₃ конц. + С = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

CuO + HNO₃ конц. →
CuO + HNO₃ разб. →
Cu + HNO₃ конц. →
Cu + HNO₃ разб. →

Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO₂
CuO + NO₂ + O₂
Cu(NO₃)₂ + H₂O
Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO
CuNO₃ + H₂O + NO

FeO + HNO₃ конц. →
Fe + HNO₃ конц. tºC →
Fe(NO₃)₂ + HNO₃ конц. →
FeO + HNO₃ разб. →

Fe(NO₃)₂ + H₂O + NO₂
Fe(NO₃)₃ + H₂O + NO₂
Fe(NO₃)₂ + H₂O + NO
Fe(NO₃)₃ + H₂O + NO
Fe(NO₃)₂ + H₂O

9) Фосфор на ЕГЭ

Фосфор выступает в роли окислителя и восстановителя в реакции с щелочами:

4P + 3NaOH + 3H₂O → 3NaH₂PO₂ + PH₃↑

Это одна из самых популярных окислительно-восстановительных реакций с фосфором на ЕГЭ по химии.

оксид фосфора III реагирует с холодными растворами щелочей и водой без изменения степени окисления:

P₂O₃ + 2KOH + H₂O → 2KH₂PO₃

P₂O₃ + 3H₂O → 2H₃PO₃ (или HPO₂)

Соединения фосфора III – хорошие восстановители, стремятся превратиться в соединения фосфора V:

P₂O₃ + окислитель → PO₄^3‒ + продукты восстановления

P₂O₃ + 4KMnO₄ + 10KOH → 2K₃PO₄ + 4K₂MnO₄ + 5H₂O

P₂O₃+ 4HNO₃ + H₂O → 2H₃PO₄ + 4NO₂

Оксид фосфора V реагирует с водой, образуя ряд кислот:

P₂O₅ + H₂O → 2HPO₃ – метафосфорная (в сильном недостатке воды)

P₂O₅ + 2H₂O → H₄P₂O₇ – пирофосфорная (в небольшом недостатке воды)

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ – ортофосфорная (в избытке воды)

Фосфаты могут образовывать кислые соли, при взаимодействии с фосфорной кислотой:

2K₃PO₄ + H₃PO₄ → 3K₂HPO₄

K₃PO₄ + 2H₃PO₄(большой избыток) → 3KH₂PO₄

NaH₂PO₄ + NaOH нед. →
NaH₂PO₄ + NaOH изб. →
NaH₂PO₄ изб. + NaOH →
NaH₂PO₄ нед. + NaOH →

Na₃PO₄ + H₂O
NaH₂PO₃ + H₂O
Na₃PO₄ + P₂O₅
NaH₂PO₂ + H₂O
Na₂HPO₄ + H₂O

P₂O₅ + H₂O нед. →
P₂O₃ + KOH →
P + KOH →
P₂O₅ нед. + H₂O →

K₂HPO₃ + H₂O
KH₂PO₂ + PH₃
HPO₃
H₃PO₄
HPO₂

10) Сера на ЕГЭ

Таблица ‒ Серная кислота

Свойства	Разбавленная H₂SO₄	Концентрированная H₂SO₄
Окислительные свойства	Окислитель за счет протона водорода	Окислитель за счет серы
Активные металлы	2Na + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂	8Na + 5H₂SO₄ = 4Na₂SO₄ + 4H₂O + H₂S↑
Металлы средней активности	Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂	3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + 4H₂O + S↓ (в зависимости от концентрации кислоты может выделиться SO₂ или H₂S)
Al, Cr, Fe	Как с другими металлами до водорода: Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂	На холоде реакция не идет (пассивация), при нагревании: 2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂
Металлы средней активности	Реакция не идет, так как эти металлы не могут вытеснить водород	Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂

Обменная реакция с концентрированной серной кислотой:

NaCl + H₂SO₄ конц. = NaHSO₄ + HCl↑ (при сильном нагревании)

Остальные обменные реакции стандартны и в этом материале рассмотрены не будут.

Сероводород:

SO₂ + 2H₂S = 3S↓ + 2H₂O

2H₂S + 3O₂ = 2H₂O + 2SO₂ (кислород в избытке)

2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S↓ (кислород в недостатке)

KCl тв. + H₂SO₄ конц. →
KI + H₂SO₄ конц. →
Fe + H₂SO₄ конц. tºC →
FeO + H₂SO₄ конц. →

Cl₂ + K₂SO₄ + H₂O
KHSO₄ + HI
KHSO₄ + HCl
I₂ + K₂SO₄ + H₂S
Fe₂ (SO₄)₂ + H₂O + SO₂
FeSO₄ + H₂O

11) Замещение неметаллов

Часто в задании 8 ЕГЭ по химии встречается замещение брома на хлор, или йода на хлор или бром. Галогены могут вытеснять друг друга и другие неметаллы из соединений. Чтобы понимать, какие неметаллы могут вытеснить другие неметаллы, нужно помнить о том, что в ПС Д.И. Менделеева элементы стоят таким образом, что чем правее и выше стоит элемент, тем сильнее проявляются его неметаллические свойства, и тем выше его электроотрицательность. Более электроотрицательные неметаллы могут вытеснять менее электроотрицательные. Так, хлор и бром стоят выше в таблице Менделеева, чем йод, поэтому могут вытеснить его из соединений:

2NaI + Br₂ = 2NaBr + I₂

2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂

Хлор может вытеснить бром:

2NaBr + Cl₂ = 2NaCl + Br₂

Йод не может вытеснить другие галогены, так как расположен в ПС ниже хлора, брома и фтора, но йод может вытеснить те элементы-неметаллы, что стоят левее в Периодической системе, например, серу:

H₂S + I₂ = 2HI + S

Можно использовать ряд электроотрицательности неметаллов, на реальном ЕГЭ его не будет, легче запомнить Периодический закон, тем более что эти знания также нужны для выполнения задания 2 ЕГЭ по химии.

12) Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами

Более электроотрицательные неметаллы могут окислить менее электроотрицательные неметаллы. То есть те элементы, которые стоят в ПС выше и правее отнимают электроны у тех неметаллов, которые стоят ниже и левее.

Например, хлор, бром и фтор могут окислить йод, серу, фосфор (наиболее популярные на ЕГЭ реакции). В таблице представлены наиболее популярные продукты:

Таблица – взаимодействие неметаллов

Восстановители	Окислители
F₂	Cl₂	Br₂	I₂	O₂	S
I₂	IF₇ IF₅	ICl₅ ICl₃ ICl	IBr₅ IBr₃ IBr	‒	‒	‒
S	SF₆	SCl₄	SBr₄	‒	SO₂	‒
P	PF₅	PCl₅ PCl₃	PBr₅ PBr₃	PI₃	P₂O₃ P₂O₅	P₂S₃ P₂S₅
Si	SiF₄	SiCl₄	SiBr₄	SiI₄	SiO₂	SiS₂
H₂	HF	HCl	HBr	HI	H₂O	H₂S

S + O₂ →
SO₂ + O₂ →
H₂S + SO₂ →
S + P →

S + H₂O
SO₂
P₂S₃
SO₃
S₃P₂

13) Медь и её соединения

2CuCl₂ + 4KI = 2CuI↓ + I₂ + 4KCl

Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂ – темно-синий комплекс

Cu₂O + 4NH₃ + H₂O = 2[Cu(NH₃)₂]OH – прозрачный раствор

3CuO + 2NH₃ = 3Cu + N₂ + 3H₂O

14) Серебро и его соединения

AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl

8AgNO₃ + PH₃ + 4H₂O = H₃PO₄ + 8Ag + 8HNO₃

15) Хром и его соединения

Соединения хрома II – хорошие восстановители, при взаимодействии с окислителями превращаются в соединения хрома III

4CrO + O₂ = 2Cr₂O₃

CrO + 4HNO₃ = Cr(NO₃)₃ + 2H₂O + NO₂

соединения хрома III проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства:

2Na₃[Cr(OH)₆] + 3Br₂ + 4NaOH = 6NaBr + 8H₂O + 2Na₂CrO₄(хром в степени окисления +3 является восстановителем)

2CrCl₃ + H₂ = 2CrCl₂ + 2HCl (хром в степени окисления +3 является восстановителем)

Дихроматы – соли, окрашивающие растворы в оранжевый цвет и хроматы – соли желтого цвета устойчивы в разных средах: в кислой среде устойчивы оранжевые дихроматы, а в щелочной – желтые хроматы. В зависимости от среды, они могут взаимно превращаться:

Хромат превращается в дихромат в кислой среде, раствор меняет цвет с желтого на оранжевый.

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Дихромат превращается в хромат в щелочной среде, раствор меняет цвет с оранжевого на желтый.

K₂Cr₂O₇ + 2KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

В ЕГЭ по химии стали уже традиционными задания с соединениями хрома, особенно с дихроматами, в основном встречается их окислительно-восстановительные свойства:

16) Железо и его соединения

Железо реагирует с концентрированной азотной и серной кислотой только при нагревании, с разбавленными кислотами реагирует при нормальных условиях, например:

Fe + 6HNO₃ конц = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O (при нагревании)

Взаимодействие железа с галогенами и галогенводородами:

Таблица – Железо с галогенами и галогеноводородами

С галогенами	С галогенводородом
2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃	Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂
2Fe + 3Br₂ = 2FeBr₃	Fe + 2HBr = FeBr₂ + H₂
Fe + I₂ = FeI₂	Fe + 2HI = FeI₂ + H₂

Соединения двухвалентного железа – хорошие восстановители, с окислителями превращаются в соединения трехвалентного железа:

FeO + 4HNO₃ конц = Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Железная окалина – двойной оксид Fe₃O₄ или FeO·Fe₂O₃, проявляет как окислительные (за счет оксида железа III), так и восстановительные (за счет железа II) свойства, а также растворяется в кислотах, образуя две соли (железа II и железа III)

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ разб. = FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O (оксиды железа растворились в разбавленной серной кислоте без изменения степени окисления)

Fe₃O₄ + 8KI + 4H₂SO₄ = 3FeI₂ + 4K₂SO₄ + I₂ + 4H₂O (железная окалина проявляет окислительные свойства за счет наличия железа III)

Fe₃O₄ + 10HNO₃конц = 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O (железная окалина проявляет восстановительные свойства за счет железа II)

Fe + I₂ →
Fe + Cl₂ →
Fe + HCl →
Fe + O₂ →

FeI₃
FeCl₂
FeI₂
FeCl₃
FeO
Fe₃O₄

Fe + CuSO₄ →
Fe + H₂SO₄ р-р →
Fe + H₂SO₄ конц. tºC →
Fe + H₂O + O₂ →

FeSO₄ + Cu
FeSO₄ + H₂
Fe₂(SO₄)₃ + Cu
Fe₂ (SO₄)₃ + H₂
Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + H₂O
Fe(OH) ₃

17) Соединения марганца

Марганец в степени окисления +7 проявляет окислительные свойства. Продукты его восстановления зависят от среды:

Примеры реакция перманганата калия:

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

2KMnO₄ + 6KI + 4H₂O = 2MnO₂ + 3I₂ + 8KOH

2KMnO₄ + SO₂ + 4KOH = K2SO₄ + 2K₂MnO₄ + 2H₂O

Марганец в степени окисления +4 проявляет как окислительные. Так и восстановительные свойства.

Окислительные свойства чаще проявляет в кислой среде, восстанавливаясь до катиона +2.

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

MnO₂ + 2KI + 2H₂SO₄ = MnSO₄+ I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

MnO₂ + H₂O₂ + H₂SO₄ → O₂ + MnSO₄ + 2H₂O

В) Марганец в степени окисления +4 проявляет и восстановительные свойства, окисляясь до +6 в щелочной среде, и до +7 в кислой:

MnO₂ + Br₂ + 4KOH = K₂MnO₄ + 2KBr + 2H₂O

Соединения марганца II, например, MnSO₄ проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства.

Окислительные свойства проявляет в реакциях с более активными металлами, например, с алюминием:

3MnSO₄ + 2Al = 3Mn + Al₂(SO4)₃

Восстановительные свойства проявляет при взаимодействии с типичными окислителями.

2MnSO₄ + 5PbO₂ + 3H₂SO₄ = 2HMnO₄ + 5PbSO₄ + 2H₂O

3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2H₂O = 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

3MnSO₄ + 2KClO₃ + 12KOH = 3K₂MnO₄ + 2KCl + 3K₂SO₄ + 6H₂O

18) Неметаллы с щелочами

Галогены с щелочами:

Хлор, бром и йод реагируют с щелочами при разных условиях. На холоде окисления галогена происходит чаще до степени окисления +1 (восстановление в любых условиях происходит до степени окисления ‒1). Описать данную реакцию можно уравнением:

Г₂ + 2NaOH = NaГ + NaГO + H₂O (вместо гидроксида натрия можно взять любую щелочь, содержащую одновалентный металл: K, Cs, Rb)

2Г₂ + 2Ca(OH)₂ = CaГ₂ + Ca(ГO)₂ + 2H₂O (вместо гидроксида кальция можно брать гидроксид бария и стронция).

Где Г = I, Cl, Br

Например:

Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O

2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

При нагревании окисление галогена часто проходит до степени окисления +5:

3Г₂ + 6NaOH = 5NaГ + NaГO₃ + 3H₂O

6Г₂+ 6Ca(OH)₂= 5CaГ₂ + Ca(ГO₃)₂ + 6H₂O

Например:

3Cl₂ + 6NaOH = 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

6Cl₂ + 6Ca(OH)2 = 5CaCl₂+ Ca(ClO₃)₂ + 6H₂O

Обращайте внимание на температуру, от Вашей внимательности зависят Ваши баллы на ЕГЭ по химии!

Сера, селен и теллур тоже реагируют с щелочами по одной схеме:

3Э + 6NaOH = 2Na₂Э + Na₂ЭO₃ + 3H₂O

3Э + 3Ca(OH)₂ = 2CaЭ + CaЭO₃ + 3H₂O

Например:

3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

3S + 3Ca(OH)₂ = 2CaS + CaSO₃ + 3H₂O

Фосфор с щелочами:

4P + 3NaOH + 3H₂O = 3NaH₂PO₂ + PH₃↑

Кремний с щелочами:

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

S + NaOH →
SO₂ + NaOH →
SO₃ + NaOH →
H₂S + NaOH →

NaHS + S + H₂O
Na₂SO₄ + H₂O
Na₂S + Na₂SO₃ + H₂O
Na₂SO₃ + H₂O
Na₂S + H₂O

P + NaOH →
P₂O₃ + NaOH →
P₂O₅ + NaOH изб. →
P₂O₅ + NaOH нед. →

NaH₂PO₂
NaH₂PO₃
Na₃P
Na₃PO₄
NaH₂PO₄

19) Кислотные оксиды с щелочами

Кислотные оксиды реагируют с щелочами, образуя соль и воду, к нестандартным реакциям относят взаимодействие диоксида азота с щелочами, продукты которого зависят от наличия в среде кислорода:

2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃+ H₂O

4NO₂ + 4NaOH + O₂ = 4NaNO₃ + 2H₂O

NaOH + Cl₂O →
NaOH + NO₂ + O₂ →
NaOH + Cl₂O₃ →
NaOH + HNO₃ →

NaClO + H₂O
NaCl + HCl
NaClO₂ + H₂O
NaNO₃ + H₂O
NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

NaOH + SO₂ →
NaOH + SO₃ →
NaOH + NO₂ →
NaOH + P₂O₅ →

NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O
Na₂SO₄ + H₂O
NaNO₂ + H₂O
NaH₂PO₄
NaH₂PO₃
Na₂SO₃ + H₂O

20) Гидриды, фосфиды, нитриды, сульфиды, карбиды

Многие неметаллы реагируют с активными металлами, образуя соли или солеподобные вещества, легко гидролизующиеся в воде или кислотах.

Для начала рассмотрим схемы образования этих веществ. В них неметалл часто проявляет низшую степень окисления (значение низшей степени окисления легко определяется по номеру группы: для этого от номера группы нужно отнять 8, например, для азота это будет 5 ‒ 8 = ‒3)

Таблица – Степени окисления, которые принимают неметаллы при взаимодействии с активными металлами:

N и P

S, Se, Te

F, Cl, Br, I

‒4

(с Na, K, Al)

‒1

(с Ca, Mg)

‒4

‒3

‒2

‒1

Карбиды

Силициды

Нитриды и фосфиды

Сульфиды, селениды, теллуриды

Фториды, хлориды, бромиды, йодиды

Степени окисления активных металлов равны номеру группы, в которой они стоят в ПС.

4Na + C = Na₄C

4Al + 3C = Al₄C₃

Ca + 2C = CaC₂

4K + Si = K₄Si

3Ca + N₂ = Ca₃N₂

3K + P = K₃P

2Al + 3S = Al₂S₃

Ba + Cl₂ = BaCl₂

Практически все эти вещества, за исключением некоторых сульфидов и галогенидов (хлоридов, бромидов, йодидов, фторидов) неустойчивы в растворах и подвергаются мгновенному гидролизу, который стоит рассматривать как обычную обменную реакцию с водой:

K₃P + 3HOH = 3KOH + PH₃↑

Na₄Si + 4HOH = 4NaOH + SiH₄↑

Ca₃N₂ + 6HOH = 3Ca(OH)₂ + 2NH₃↑

Продукт гидролиза карбидов зависит от степени окисления углерода в исходном веществе: если она равна ‒1, то образуется ацетилен (C₂H₂), а если ‒4, то метан (CH₄).

Al₄C₃ + 12HOH = 4Al(OH)₃ + 3CH₄↑

CaC₂ + 2HOH = Ca(OH)₂ + C₂H₂↑

Так же происходит их кислотный гидролиз:

Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄↑

Ba₃P₂ + 3H₂SO₄ = 3BaSO₄ + 2PH₃↑

MgC₂ + H₂O →
Na₄C + H₂O →
Mg₃P₂ + H₂O →
Na₃P + H₂O →

NaOH + C₂H₂
Mg(OH) ₂ + CH₄
Mg(OH) ₂ + PH₃
NaOH + CH₄
Mg(OH) ₂ + C₂H₂
NaOH + PH₃

21) Гидролиз бинарных соединений с ковалентной полярной связью

При гидролизе бинарных соединений неметаллов важно помнить, что степень окисления неметаллов не изменяется, из неметалла с положительной степенью окисления образуется кислотный гидроксид (кислородсодержащая кислота), из отрицательно заряженного неметалла образуется бескислородная кислота:

PCl₅ + 4H₂O = H₃PO₄ + 5HCl

SF₆ + 4H₂O = H₂SO₄ + 6HF

ICl₃ + 2H₂O = HIO₂ + 3HCl

Для образования гидроксидов неметаллов можно воспользоваться следующей таблицей:

Степень окисления неметалла

Э⁺¹

Э⁺³

Э⁺⁴

Э⁺⁵

Э⁺⁶

Э⁺⁷

Соответствующая кислота (кислотный гидроксид)

НЭО

HЭO₂

Или

H₃ЭO₃

H₂ЭO₃

HЭO₃

Или

H₃ЭO₄

H₂ЭO₄

HЭO₄

Примеры

HClO

HClO₂

H₃PO₃

H₂SO₃

HIO₃

H₃PO₄

H₂SO₄

HClO₄

ICl + H₂O →
ICl₃ + H₂O →
ICl₅ + H₂O →
ICl₇ + H₂O →

HClO₃ + HI
HIO + HCl
HIO₄ + HCl
HIO₂ + HCl
HIO₃ + HCl

PCl₃ + H₂O →
SCl₄ + H₂O →
SiCl₄ + H₂O →
PCl₅ + H₂O →

H₂SO₄ + HCl
H₂SiO₃ + HCl
H₃PO₃ + HCl
SO₂ + HCl
HPO₃ + HCl

22) Взаимный гидролиз

При взаимодействии некоторых солей могут образоваться новые соли, неустойчивые в растворах, в таких случаях в таблице растворимости на пересечении катиона и аниона мы видим прочерк (не существует или необратимо разлагается водой), например, сульфид алюминия:

Сульфид алюминия образуется в реакциях между растворимыми сульфидами и солями алюминия:

3Na₂S + 2AlCl₃ = 6NaCl + Al₂S₃

Но данная запись неверна, так как сульфида алюминия не существует в растворах, записываем уравнение гидролиза этой соли:

Al₂S₃ + 6HOH = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Объединим первое уравнение со вторым(левую часть первого уравнение соединяем с левой частью второго уравнения, а правую с правой, все коэффициенты сохраняем):

3Na₂S + 2AlCl₃ + Al₂S₃ + 6H₂O = 6NaCl + Al₂S₃ + 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Сокращаем сульфид алюминия, так как он есть и в правой части реакции, и в левой:

3Na₂S + 2AlCl₃ + 6H₂O = 6NaCl + 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ — так выглядит реакция взаимодействия растворов сульфида натрия и хлорида алюминия.

Рассмотрим еще один пример — взаимодействие карбоната калия и нитрата железа III:

3K₂CO₃ + 2Fe(NO₃)₃ = Fe₂(CO₃)₃ + 6KNO₃

Образовавшийся карбонат железа III разлагается в воде:

Fe₂(CO3)₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑

Соединяем два уравнения:

3K2CO₃ + 2Fe(NO₃)₃ + Fe₂(CO₃)₃ + 3H₂O = Fe₂(CO₃)₃ + 6KNO₃+ 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑

Сокращаем карбонат железа III с обеих сторон:

3K₂CO₃ + 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O = 6KNO₃ + 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑

Взаимный гидролиз попался мне на реальном досрочном ЕГЭ по химии 2022 во второй части!

CrCl₃ + NaOH изб. →
CrCl₃ + NaOH нед. →
CrCl₃ + Na₂S р-р →
Cr₂O₃ + Na₂SO₃ →

Cr(OH) ₃ + NaCl + SO₂
NaCl + Cr(OH) ₃
Cr(OH) ₃ + NaCl + H₂S
NaCrO₂ + SO₂
Na₃ [Cr(OH) ₆] + NaCl

AlCl₃ + K₂CO₃ р-р →
AlCl₃ + KOH изб. →
AlCl₃ + KOH нед. →
Al₂O₃ + K₂CO₃ →

KCl + K[Al(OH) ₄]
Al(OH) ₃ + KCl + CO₂
Al₂ (CO₃)₃ + KCl
KAlO₂ + CO₂
Al(OH) ₃ + KCl

Источник

Перед изучением этого раздела рекомендую изучить следующие темы:

Классификация неорганических веществ

Классификация оксидов, способы их получения

Химические свойства основных оксидов

Химические свойства кислотных оксидов

Химические свойства амфотерных оксидов

Амфотерные оксиды проявляют свойства и основных, и кислотных. От основных отличаются только тем, что могут взаимодействовать с растворами и расплавами щелочей и с расплавами основных оксидов, которым соответствуют щелочи.

1. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами.

При этом амфотерные оксиды взаимодействуют, как правило, с сильными и средними кислотами и их оксидами.

Например, оксид алюминия взаимодействует с соляной кислотой, оксидом серы (VI), но не взаимодействует с углекислым газом и кремниевой кислотой:

амфотерный оксид + кислота = соль + вода

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

амфотерный оксид + кислотный оксид = соль

Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃

Al₂O₃ + CO₂ ≠

Al₂O₃ + H₂SiO₃ ≠

2. Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.

Оксиды взаимодействуют с водой, только когда им соответствуют растворимые гидроксиды, а все амфотерные гидроксиды — нерастворимые.

амфотерный оксид + вода ≠

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами.

При этом механизм реакции и продукты различаются в зависимости от условий проведения процесса — в растворе или расплаве.

В растворе образуются комплексные соли, в расплаве — обычные соли.

Формулы комплексных гидроксосолей составляем по схеме:

Сначала записываем центральный атом-комплекообразователь (это, как правило, амфотерный металл).
Затем дописываем к центральному атому лиганды — гидроксогруппы. Число лигандов в 2 раза больше степени окисления центрального атома (исключение — комплекс алюминия, у него, как правило, 4 лиганда-гидроксогруппы).
Заключаем центральный атом и его лиганды в квадратные скобки, рассчитываем суммарный заряд комплексного иона.
Дописываем необходимое количество внешних ионов. В случае гидроксокомплексов это — ионы основного металла.

Основные продукты взаимодействия соединений амфотерных металлов со щелочами сведем в таблицу.

Металлы	В расплаве щелочи	В растворе щелочи
Степень окисле-ния +2 (Zn, Sn, Be)	Соль состава X₂YO₂^*. Например: Na₂ZnO₂	Комплексная соль состава Х₂[Y(OH)₄]^*. Например: Na₂[Zn(OH)₄]
Степень окисле-ния +3 (Al, Cr, Fe)	Соль состава XYO₂(мета-форма) или X₃YO₃(орто-форма). Например: NaAlO₂или Na₃AlO₃	Na₃[Al(OH)₆] или Na[Al(OH)₄ Комплексная соль состава Х₃[Y(OH)₆]^* или реже Х[Y(OH)₄]. Например: Na[Al(OH)₄]

* здесь Х — щелочной металл, Y — амфотерный металл.

Исключение — железо не образует гидроксокомплексы в растворе щелочи!

Например:

амфотерный оксид + щелочь (расплав) = соль + вода

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O

амфотерный оксид + щелочь (раствор) = комплексная соль

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными оксидами.

При этом взаимодействие возможно только с основными оксидами, которым соответствуют щелочи и только в расплаве. В растворе основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

амфотерный оксид + основный оксид = соль + вода

Al₂O₃ + Na₂O = 2NaAlO₂

5. Окислительные и восстановительные свойства.

Амфотерные оксиды способны выступать и как окислители, и как восстановители и подчиняются тем же закономерностям, что и основные оксиды. Окислительно-восстановительные свойства амфотерных оксидов подробно рассмотрены в статье про основные оксиды.

6. Амфотерные оксиды взаимодействуют с солями летучих кислот.

При этом действует правило: в расплаве менее летучие кислоты и их оксиды вытесняют более летучие кислоты и их оксиды из их солей.

Например, твердый оксид алюминия Al₂O₃ вытеснит более летучий углекислый газ из карбоната натрия при сплавлении:

Na₂CO₃+ Al₂O₃ = 2NaAlO₂ + CO₂

Источник

План урока:

Основное понятие амфотерности

Расположение амфотерных элементов в таблице Менделеева

Представители амфотерных элементов

Свойства металлов Al и Zn как простых веществ

Получение алюминия и цинка

Химические свойства алюминия и цинка

Оксиды цинка и алюминия

Применение алюминия и цинка

Сплавы алюминия и цинка

Основное понятие амфотерности

Что такое металлы и неметаллы – понять нетрудно. Металлы обладают восстановительными свойствами и в химической реакции отдают электроны. При этом, гидроксиды металлов – это основания. Неметаллы, напротив, являются окислителями и забирают электроны. Гидроксиды неметаллов – это кислоты.

Источник

Амфотерные соединения могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства в зависимости от реакционной среды. Гидроксиды таких атомов могут выступать в качестве кислот или оснований.

Расположение амфотерных элементов в таблице Менделеева

В таблице Менделеева положение того или иного атома сообщает значительную часть информации о строении атома этого элемента и его химических свойствах. Периодической эта система называется, потому что в разных периодах (горизонтальные строчки) и группах (вертикальные столбцы) повторяется определенное качество элементов. Так, вся первая группа является щелочными металлами, а седьмая – галогенами (неметаллами), восьмая – инертными газами. Но, это характерно только для главной подгруппы. В побочной группе располагаются амфотерные элементы.

Строение атома амфотерных элементов

Особенность химических свойств амфотерных элементов связана со строением их атомов. У них происходит предзаполнение s-подуровня, из-за этого, незаполненным оказывается всегда d-подуровень. Все представители побочных подгрупп являются p- или d-элементами. В различных условиях может происходить перескок электронов с подуровней и увеличение неспаренных электронов.

Таблица. Строение атомов некоторых амфотерных элементов

Для некоторых из них характерен проскок электрона. Это состояние, при котором электрон с последнего уровня перескакивает на следующий. По этой причине оказывается неспаренным s-электрон.

Представители амфотерных элементов

Все элементы побочных групп являются амфотерными и проявляют сходные химические свойства. Наиболее распространены в природе три элемента: Al, Zn и Cr.

Цинк как амфотерный элемент

Цинк — это относительно мягкий светло-серый металл. Является одним из самых распространенных амфотерных элементов. В природе цинк встречается в составе 66 минералов, наиболее распространенные представлены в таблице.

Таблица. Минералы, в состав которых входит Zn

Цинк является d-элементом.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²

Химические свойства цинка обусловлены наличием незаполненной p-обитали. С s-подуровня происходит перескок электрона, за счет чего появляется два неспаренных электрона: Zn* 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹4p¹.

Алюминий как амфотерный элемент

Al является самым распространенных элементом не только среди металлов, но и во всей таблице Менделеева. Он занимает 3 место после кислорода (O₂) и кремния (Si).

Это мягкое вещество серебристо-серого цвета с низкой температурой плавления. В природе встречается как в виде минералов, так и в виде самородков. Является примесью многих минералов.

Наиболее распространенные минералы, содержащие Al:

Авгит ((Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)₂O₆)
Боксит (Al₂O₃xH₂O)
Нефелин (Элиолит) ((NaK)AlSiO₄)
Алунит (K₂SO₄Al₂(SO₄)₃·4Al(OH)₃)
Силлиманит ((Al₂O₃)(SiO₂))
Корунд (Al₂O₃)

Последний минерал в зависимости от примесей имеет разный окрас. Применяется в ювелирном деле и считается полудрагоценным камнем.

Его атом содержит 13 электронов, распределенных по 3 электронным уровням: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Это р-элемент, у которого может происходить переход электрона с s-подуровня на свободную р-орбиталь. За счет этого, металл приобретает 3 неспаренных электрона: Al* 1s²2s²2p⁶3s¹3p²

Свойства металлов Al и Zn как простых веществ

Цинк – довольно плотный металл. Сохраняет свои качества в небольшом диапазоне температур: при низких значениях (до -30) становится хрупким, при температурах выше 100⁰С очень пластичен. Это используется в металлургии, прокатывая цинковые листы толщиной несколько миллиметров (цинковая фольга). Некоторые примеси резко повышают хрупкость металла, поэтому используется очищенный материал.

Al – сильно пластичный легкий металл с низкой температурой плавления. Обладает высокой ковкостью и электропроводностью.

На воздухе он покрывается оксидной пленкой поэтому практически не подвергается коррозии. Благодаря этому он используется при изготовлении проводов и корпусов машинной техники.

Получение алюминия и цинка

Основной способ получения металлов – выделение их из состава руды. Для этого используется наиболее богатая металлом горная порода. Алюминий получают из боксита. Этот процесс состоит из трех этапов:

Добыча горной породы;
Обогащение (увеличение концентрации метала за счет очистки от примесей);
Выделение чистого вещества путем электролиза.

Получение цинка производится несколькими методами – электролитическим (так же как и Al) и пирометаллургический. Второй способ основан на восстановлении цинка из его оксида углеродом или оксидом углерода II (угарным газом):

ZnO + C ⇄ Zn + CO

ZnO + CO ⇄ Zn + CO₂

Достоинство этого метода в том, что продукты первой реакции могут использоваться во второй, что снижает количество выбросов в атмосферу.

Химические свойства алюминия и цинка

Оба вещества способны реагировать как обычные металлы. Так же, есть ряд специфических реакций.

Взаимодействие с неметаллами

С неметаллами и оба вещества взаимодействуют с образованием бинарных соединений – солей. Как правило, скорость течения реакции и условия зависят от активности неметалла. Так, с кислородом реакция идет реакция образования оксида при нагревании с цинком:

2Zn + O₂ = 2ZnO

с алюминием в обычных условиях:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Оксид алюминия покрывает изделие плотной пленкой (оксидная пленка) и доступ кислорода прекращается, поэтому, для полной реакции его нужно брать в порошке.

Zn не реагирует с Br, N₂, Si, C, H₂.

Al не вступает в реакцию только с H₂.

Взаимодействие с металлами

С восстановителями оба металла образуют сплавы:

Алюминиды CuAl₂, CrAl₇, FeAl₃
Латунь ZnCu

Это не является химической реакцией, так как не происходит передачи электронов или изменения химических свойств веществ.

Взаимодействие с кислотами и щелочами

С кислотами и алюминий, и цинк взаимодействуют при обычных условиях с образованием солей:

8Al + 30HNO₃ = 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O;

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂;

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂;

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂.

Результат реакции со щелочами зависит от условий реакции: если реакция идет в растворе (в присутствии воды), то образуются комплексные соли:

2Al + 2NaOH + 10H₂O = 2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] + 3H₂;

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂.

В безводной среде (сплавление) образуются соли металлических кислот:

Zn + 2KOH = K₂ZnO₂ + H₂(K₂ZnO₂– цинкат калия);

2Al + 6KOH = 2KAlO₂ + 2K₂O + 3H₂(KAlO₂– алюминат калия).

Взаимодействие с водой

Алюминий активно взаимодействует с водой, если очистить оксидную пленку. Реакцию нужно проводить быстро, так как пленка образуется практически мгновенно:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂;

Zn реагирует с водой при очень высокой температуре (при накаливании до красного состояния):

Zn + H₂O = ZnO + H₂.

Оксиды цинка и алюминия

ZnO – оксид, широко используемый в химической промышленности. Он применяется для получения солей. В реакции со щелочами образуются комплексные соли, легко разрушаемые кислотами.

Al₂O₃ –глинозем. Имеет очень плотную кристаллическую решетку, из-за чего практически не реагирует при обычных условиях. При экстремально высоких температурах вступает в реакцию со щелочами:

Al₂O₃ + 2KOH = 2KAlO₂ + H2O

Может вступать в реакцию с кипящими кислотами с образованием комплексных солей.

Применение алюминия и цинка

Al как самый распространенный элемент широко используется в химической промышленности. Он способен вытеснять восстановители из соединений, поэтому применяется для получения металлов. Такой метод называется алюмотермия.

Благодаря оксидной пленке и низкой плотности используется в автомобиле-, самолето- и ракетостроении для снижения массы изделия. В строительстве алюминий применяется для изготовления каркасов высотных зданий.

Zn применяется для снижения коррозии металлических изделий –цинкование. Порошок этого металла используется для изготовления масляных красок с металлическим блеском. Также, оксид служит в качестве антисептика. Мази на основе цинкового порошка используются в лечении лишаев и других инфекционных поражений кожи.

Сплавы алюминия и цинка

В металлургии практически не применяются в чистом виде из-за высокой пластичности. Для того чтобы сохранить достоинства металлов, но убрать недостатки осуществляют сплавление с другими металлами.

Сплавы алюминия

Сплавы алюминия делятся на две группы:

Литейные (без сохранения пластичности);
Конструкционные (деформируемые).

Таблица. Характеристика основных сплавов алюминия

Сплавы цинка

Самый используемый сплав цинка – латунь (Cu — Zn). Он обладает хорошими сварными свойствами, поэтому применяется в изготовлении кухонной утвари и различных изделий интерьера.

Если к этому сплаву добавляют свинец, этот сплав называется мунц-металл. Оба сплава применяются при литье труб и каркасов.

Источник

Амфотерные соединения

Амфотерные соединения

Обсуждение: «Амфотерные соединения»

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

Материал по химии

Какие реакции нужно знать, чтобы решить ЕГЭ по химии?

1) Взаимодействие металлов с кислородом

2) Взаимодействие металлов с водой

Задание 8 ЕГЭ по химии

Задание в формате ЕГЭ с ответом:

Пример задания из КИМ ЕГЭ:

3) Амфотерные металлы

4) Амфотерные оксиды и гидроксиды

Задание по образцу ФИПИ:

5) Комплексные соли

Попробуйте решить задание ЕГЭ:

6) Амфотерные соли

7) Углерод на ЕГЭ

Азот на ЕГЭ

9) Фосфор на ЕГЭ

10) Сера на ЕГЭ

11) Замещение неметаллов

12) Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами

13) Медь и её соединения

14) Серебро и его соединения

15) Хром и его соединения

16) Железо и его соединения

17) Соединения марганца

18) Неметаллы с щелочами

19) Кислотные оксиды с щелочами

20) Гидриды, фосфиды, нитриды, сульфиды, карбиды

21) Гидролиз бинарных соединений с ковалентной полярной связью

22) Взаимный гидролиз

Химические свойства амфотерных оксидов

Основное понятие амфотерности

Расположение амфотерных элементов в таблице Менделеева

Строение атома амфотерных элементов

Представители амфотерных элементов

Цинк как амфотерный элемент

Алюминий как амфотерный элемент

Свойства металлов Al и Zn как простых веществ

Получение алюминия и цинка

Химические свойства алюминия и цинка

Взаимодействие с неметаллами

Взаимодействие с металлами

Взаимодействие с кислотами и щелочами

Взаимодействие с водой

Оксиды цинка и алюминия

Применение алюминия и цинка

Сплавы алюминия и цинка

Сплавы алюминия

Сплавы цинка

Новое и интересное на сайте: