"Химия", Журин А.А.
Нерастворимость осадка не показывает, обладает ли гидроксид только основными свойствами или ещё и кислотными. Чтобы определить его характер, осадок проверяют в двух опытах: добавляют кислоту и щёлочь к отдельным порциям. Если он реагирует с обеими, гидроксид амфотерный; если только с кислотой, он проявляет основные свойства. Такой способ помогает распознавать соединения алюминия и цинка и отличать их, например, от гидроксида меди.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Нерастворимый гидроксид — гидроксид, который плохо растворяется в воде и обычно выпадает в осадок. Его растворимость мала, поэтому при исследовании нельзя просто оценить свойства вещества по раствору. Осадок делят на порции и проверяют, как он ведёт себя с разными реагентами.
Основный гидроксид — гидроксид, который проявляет свойства основания и реагирует с кислотой с образованием соли и воды. Например, Cu(OH)₂ реагирует с соляной кислотой: Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O. Эта реакция помогает распознать основные свойства, но сама по себе не отличает основный гидроксид от амфотерного.
Амфотерный гидроксид — гидроксид, проявляющий свойства и основания, и кислоты. Поэтому он вступает в реакции как с кислотами, так и со щёлочами. Проверка обоих типов реакций нужна, чтобы не принять амфотерный гидроксид за обычный основный.
Амфотерность — способность вещества взаимодействовать и с кислотами, и со щёлочами. Это свойство объясняет, почему осадок некоторых гидроксидов растворяется при добавлении каждого из этих реагентов. Для установления амфотерности сравнивают результаты двух опытов, проведённых на отдельных порциях.
Характер нерастворимого гидроксида устанавливают по его химическому поведению, а не по тому, растворяется ли он в воде. Плохо растворимый осадок может быть как основным, так и амфотерным. Поэтому исследователь проверяет его взаимодействие с кислотой и со щёлочью, то есть с веществами противоположных типов.
Когда гидроксид реагирует с кислотой, частицы кислоты и основания взаимодействуют, а продуктами становятся соль и вода. Такое превращение характерно для реакции нейтрализации и показывает, что гидроксид ведёт себя как основание. Но амфотерный гидроксид тоже способен реагировать с кислотой, поэтому результат этой пробы ещё не даёт окончательного ответа о его характере.
Вторая проверка показывает, реагирует ли осадок с избытком щёлочи. Амфотерный гидроксид взаимодействует со щёлочью и переходит в раствор в виде соединения, содержащего тот же металл. Причина в том, что амфотерное вещество способно проявлять не только свойства основания, но и свойства кислоты. Обычный основный гидроксид такой реакции со щёлочью не даёт.
Опыт проводят так: сначала получают осадок гидроксида, например смешиванием растворов подходящих веществ. Затем осадок разделяют на две порции, чтобы первый реагент не изменил образец для второй пробы. К первой порции добавляют кислоту, а ко второй — избыток щёлочи; в каждом случае наблюдают, растворяется ли осадок. Сравнение результатов позволяет сделать вывод о характере гидроксида.
Al(OH)₃ и Zn(OH)₂ растворяются при действии кислоты и избытка щёлочи, поэтому это примеры амфотерных гидроксидов. Cu(OH)₂ реагирует с кислотой, образуя соль и воду, но не проявляет характерной реакции с избытком щёлочи. Значит, для него подтверждаются основные свойства. Именно вторая проба помогает отличить эти случаи.
| Проверка | Основный гидроксид | Амфотерный гидроксид |
|---|---|---|
| Действие кислоты | Обычно растворяется, образуются соль и вода | Растворяется, образуются соль и вода |
| Действие щёлочи | Не растворяется | Растворяется в избытке щёлочи |
| Признак в опыте | Растворение только в кислоте | Растворение и в кислоте, и в щёлочи |
| Примеры | Cu(OH)₂ | Al(OH)₃, Zn(OH)₂ |
Сначала сравните результат действия кислоты, затем — избытка щёлочи. Растворение в обеих пробах указывает на амфотерность, а растворение только в кислоте подтверждает основные свойства. Если осадок не растворился даже в кислоте, по этой таблице вывод делать нельзя: условия опыта нужно проверить.
Задача 1. К осадку Cu(OH)₂ добавили раствор кислоты, и осадок растворился. Определите, какое свойство гидроксида подтверждает это наблюдение. Нужно учесть, что растворение сопровождается химической реакцией, а не простым разбавлением осадка.
Ответ: растворение осадка в кислоте подтверждает основные свойства гидроксида меди.
Задача 2. Осадок Zn(OH)₂ разделили на две порции: первая растворилась в кислоте, а вторая — в избытке щёлочи. Определите характер гидроксида. В условии даны результаты двух независимых проверок, поэтому нужно оценить их вместе.
Ответ: Zn(OH)₂ — амфотерный гидроксид.
Задача 3. Неизвестный осадок растворился в кислоте, но не растворился в избытке щёлочи. Нужно определить характер гидроксида и объяснить вывод. Здесь важно не ограничиваться первым положительным результатом, а проверить, есть ли второй признак амфотерности.
Ответ: осадок проявляет основные свойства; оснований считать его амфотерным нет.
Считать любой нерастворимый гидроксид основным — ошибка: нерастворимость описывает поведение в воде, а не реакции с кислотами и щёлочами. Такую мысль часто принимают за верную, потому что осадок кажется «обычным» основанием. Проверьте себя: вспомните, что Al(OH)₃ и Zn(OH)₂ тоже выпадают в осадок, но обладают амфотерными свойствами.
Называть гидроксид амфотерным только по реакции с кислотой тоже неверно. Эту реакцию дают и основный, и амфотерный гидроксиды, поэтому требуется ещё проба со щёлочью. Перед выводом проверьте, есть ли два результата: растворение в кислоте и в избытке щёлочи.
Растворение осадка нельзя путать с простым разбавлением или исчезновением взвеси. Ошибку допускают, если не рассматривают состав добавленного вещества и возможные продукты реакции. Сверьте наблюдение с химическим смыслом: должно происходить взаимодействие, а растворение часто сопровождается образованием соли либо соединения металла.
Проводить обе проверки на одной порции осадка неудобно и неправильно для сравнения. Первый реагент может израсходовать гидроксид или изменить его состав, так что второй опыт уже не будет проверкой исходного вещества. Разделите образец заранее и используйте кислоту и щёлочь для разных порций.
Для этих опытов нужно знать состав кислот, оснований и щелочей, а также понимать, что при нейтрализации образуются соль и вода. Полезно уметь составлять формулы гидроксидов и записывать уравнения реакций обмена. Понятие амфотерности пригодится дальше при изучении свойств оксидов и соединений алюминия и цинка. Тогда станет легче объяснить, почему одни вещества реагируют и с кислотами, и со щелочами.
Почему нерастворимый гидроксид нельзя определить только по его внешнему виду?
Внешний вид и образование осадка показывают, что гидроксид плохо растворяется в воде, но не раскрывают его химические свойства. Основные и амфотерные гидроксиды могут выглядеть как осадки. Их характер определяют опытами с кислотой и щёлочью.
Как по реакции с кислотой распознать основные свойства гидроксида?
Если гидроксид взаимодействует с кислотой и образуются соль и вода, это подтверждает его основные свойства. Например, Cu(OH)₂ реагирует с соляной кислотой: Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O. Однако одной этой проверки недостаточно, чтобы установить амфотерность.
Какие опыты нужно провести, чтобы установить амфотерность?
Осадок делят на отдельные порции и проверяют действие кислоты на одну, а избытка щёлочи — на другую. Если гидроксид растворяется в обоих реагентах, он проявляет амфотерные свойства. Растворение в щёлочи связано с образованием соединения металла.
Почему для проверки используют отдельные порции осадка?
При добавлении первого реагента состав осадка меняется или он полностью расходуется. Поэтому второй опыт уже не показал бы, как исходный гидроксид взаимодействует с другим реагентом. Отдельные порции позволяют сравнить результаты двух независимых проверок.
Какие нерастворимые гидроксиды проявляют амфотерные свойства?
К распространённым примерам относятся гидроксид алюминия Al(OH)₃ и гидроксид цинка Zn(OH)₂. Они реагируют и с кислотами, и со щелочами. Для сравнения, Cu(OH)₂ проявляет основные свойства.
§ 21. Определение характера нерастворимого гидроксида
