"Химия", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Дроздов А.А. и др./ Под ред. Лунина В.В.
Амфотерные оксиды и гидроксиды ведут себя по-разному в зависимости от того, с чем реагируют: с кислотами они проявляют основные свойства, а со щёлочами — кислотные. Поэтому реакции с одним только кислотным раствором недостаточно, чтобы распознать амфотерность. Разберём, как составлять уравнения таких реакций, какие продукты получаются и как отличить амфотерные соединения от основных оксидов и оснований.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Амфотерность — способность вещества проявлять свойства и кислот, и оснований в зависимости от реагента. Иными словами, одно и то же вещество может взаимодействовать с кислотой и со щёлочью, хотя продукты будут разными. Это понятие помогает распознавать такие соединения по их химическим свойствам.
Амфотерный оксид — оксид, который реагирует и с кислотами, и со щёлочами. К примерам относятся оксид алюминия Al₂O₃ и оксид цинка ZnO. Проверка обеих реакций помогает отличить их от оксидов, проявляющих только основные или кислотные свойства.
Амфотерный гидроксид — гидроксид, который реагирует и с кислотами, и со щёлочами. Примеры — Al(OH)₃ и Zn(OH)₂; слово «гидроксид» в названии указывает на наличие группы OH. Это определение нужно, чтобы не путать гидроксиды с оксидами: формулы и уравнения реакций у них разные.
Алюминаты и цинкаты — соли, образующиеся при взаимодействии соединений алюминия и цинка со щёлочами. Например, NaAlO₂ — алюминат натрия, а Na₂ZnO₂ — цинкат натрия в школьной записи. Название соли помогает определить, какой металл вошёл в состав продукта.
Амфотерность устанавливают не по одному уравнению, а по поведению вещества с разными реагентами. Если оксид или гидроксид реагирует и с кислотой, и со щёлочью, он проявляет оба типа свойств. Реакция только с кислотой этого не доказывает: с кислотами реагируют также обычные основные оксиды и основания.
С кислотой амфотерный оксид обычно даёт соль и воду, потому что кислота взаимодействует с оксидом как с основным соединением. Например, для Al₂O₃ и соляной кислоты сначала определяем соль AlCl₃ и воду. Затем подбираем коэффициенты: в уравнении Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O должны совпасть числа атомов алюминия, хлора, водорода и кислорода по обе стороны.
Со щёлочью амфотерный оксид образует соль — алюминат или цинкат, а результат зависит от состава реагентов и условий. Например, при сплавлении оксида цинка с гидроксидом натрия записывают ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O; нагревание помогает провести реакцию. В школьной записи Na₂ZnO₂ называют цинкатом натрия, а коэффициенты проверяют по числу атомов каждого элемента.
Амфотерный гидроксид с кислотой образует соль и воду: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O. В реакции со щёлочью он даёт соль-алюминат: при нагревании Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O. Различие продуктов объясняется тем, что меняется второй реагент, поэтому нельзя переносить в уравнение со щёлочью соль, полученную в реакции с кислотой.
Сравнение двух реакций одного вещества позволяет проверить его свойства. Основный оксид или основание может реагировать с кислотой, но такая реакция сама по себе не показывает амфотерность. Если же вещество вступает в реакцию и со щёлочью, появляется основание назвать его амфотерным. Поэтому при классификации важно записать оба уравнения и проверить, что продукты соответствуют реагентам.
| Класс вещества | Пример | Реакция с кислотой | Реакция со щёлочью | Продукты реакции |
|---|---|---|---|---|
| Амфотерный оксид | Al₂O₃, ZnO | Оксид + кислота | Оксид + щёлочь | Соль и вода с кислотой; алюминат или цинкат со щёлочью |
| Амфотерный гидроксид | Al(OH)₃, Zn(OH)₂ | Гидроксид + кислота | Гидроксид + щёлочь | Соль и вода с кислотой; алюминат или цинкат со щёлочью |
| Образование соли и воды | Al₂O₃ + HCl | Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O | — | AlCl₃ и H₂O |
| Образование алюмината или цинката | ZnO + NaOH | — | ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O, при нагревании | Na₂ZnO₂ и H₂O |
Сначала найдите в таблице класс вещества и подходящий пример, затем сравните продукты с кислотой и щёлочью. Прочерк означает, что в этой строке приведена только реакция, иллюстрирующая указанный тип продуктов. Условия, например нагревание, учитывайте при записи уравнения.
Задача: составьте уравнение реакции оксида цинка с соляной кислотой. Сначала определяем класс вещества и ожидаемые продукты: амфотерный оксид с кислотой даёт соль и воду. В соли цинк соединяется с хлором, поэтому формула соли — ZnCl₂.
Ответ: ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O. Уравнение показывает реакцию с кислотой, но для доказательства амфотерности дополнительно нужна реакция оксида со щёлочью.
Задача: составьте уравнения реакций гидроксида алюминия с соляной кислотой и гидроксидом натрия. В первом случае ожидаются соль и вода, а во втором — алюминат натрия. Для примера реакции со щёлочью используем школьную запись при нагревании.
Ответ: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O; Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O. Два уравнения показывают, что один гидроксид реагирует и с кислотой, и со щёлочью.
Задача: среди Al₂O₃, CaO и Zn(OH)₂ найдите амфотерные вещества и подтвердите ответ уравнениями. Сначала различаем классы: первые два вещества — оксиды, последнее — гидроксид. По известным свойствам выбираем Al₂O₃ и Zn(OH)₂; CaO — основной оксид.
Ответ: амфотерные вещества — Al₂O₃ и Zn(OH)₂. CaO является основным оксидом; реакция с кислотой отдельно не доказывает амфотерность.
Ошибка — считать амфотерным любое вещество, которое реагирует с кислотой. Так рассуждают, потому что реакцию с кислотой часто используют для изучения основных свойств. Проверьте себя: приведите также уравнение со щёлочью; без него амфотерность не доказана.
Ошибка — записывать для реакции со щёлочью те же продукты, что и для реакции с кислотой. Это происходит, когда ученик запоминает только вид соединения, не учитывая реагент. Сверьте продукты с таблицей: с кислотой обычно получаются соль и вода, со щёлочью — алюминат или цинкат.
Ошибка — путать амфотерный оксид с амфотерным гидроксидом. Оксид и гидроксид имеют разные формулы, поэтому механическое копирование уравнения приводит к неверному числу атомов и продуктов. Перед составлением реакции проверьте формулу исходного вещества и отдельно уравняйте каждое превращение.
Ошибка — менять индексы в формуле соли или не проверять коэффициенты. Индекс показывает состав частицы, и его изменение фактически заменяет вещество другим; балансируют уравнение только коэффициентами перед формулами. Для проверки пересчитайте атомы каждого элемента слева и справа.
Для этой темы нужны знания о классах неорганических веществ: нужно различать оксиды, кислоты, основания и соли, а также правильно записывать их формулы. Умение уравнивать реакции помогает проверять сохранение числа атомов и подбирать коэффициенты. Позже эти знания пригодятся при изучении свойств металлов и соединений алюминия и цинка. Они также помогают прослеживать превращения между разными классами веществ.
Что значит «амфотерный»?
Амфотерным называют вещество, которое может реагировать и с кислотами, и со щёлочами. В этих реакциях оно проявляет разные свойства.
Чем амфотерный оксид отличается от основного?
Оба типа оксидов реагируют с кислотами, но амфотерный оксид реагирует также со щёлочью. Основной оксид обычно не вступает в такую реакцию.
Какие оксиды и гидроксиды в этой теме приводятся как амфотерные?
К амфотерным оксидам относятся Al₂O₃ и ZnO. Примеры амфотерных гидроксидов — Al(OH)₃ и Zn(OH)₂.
Что образуется при реакции амфотерного гидроксида с кислотой?
Обычно образуются соль и вода. Например, гидроксид алюминия с соляной кислотой даёт хлорид алюминия и воду.
Как доказать, что вещество амфотерное?
Нужно показать, что оно реагирует и с кислотой, и со щёлочью. Для этого составляют и уравнивают два уравнения, учитывая продукты каждой реакции.
§ 40. Амфотерные оксиды и гидроксиды
