Учебник для 8 класса

ХИМИЯ

       

§ 19. Важнейшие классы бинарных соединений — оксиды и летучие водородные соединения

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2.

Оксиды — широко распространённый в природе класс неорганических соединений. К оксидам относят такие хорошо известные соединения, как песок (диоксид кремния SiО2 с небольшим количеством примесей), вода (оксид водорода Н2О), углекислый газ (диоксид углерода СО2), глина (оксид алюминия с небольшим количеством других соединений) и т. д. Большинство руд чёрных металлов содержат оксиды, например красный железняк — Fe2О3 и магнитный железняк — Fe3О4.

Среди оксидов есть твёрдые при обычных условиях вещества — SiО2, Fe2О3, жидкие — Н2О и газообразные — СО, СО2. Познакомимся с важнейшими из них.

Вода Н2О. Это самое удивительное, самое распространённое и самое необходимое вещество на нашей планете.

Почти три четверти поверхности земного шара занято водой морей и океанов. Льдом покрыто 20% суши: ледники гор, арктическая и антарктическая шапки планеты (рис. 53).

Рис. 53.
Вода на Земле

Вода влияет на климат планеты, потому что она обладает очень большой теплоёмкостью. Нагреваясь, вода поглощает теплоту, а остывая, отдаёт тепло, тем самым «выравнивая» климат. А от космического холода предохраняют Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере — в облаках в виде пара...

Вода составляет до 80% массы клетки и выполняет в ней чрезвычайно важные функции: определяет объём и упругость клеток, транспортирует в клетку и из неё растворённые вещества, предохраняет клетку от резких колебаний температур. Тело человека на 2/3 состоит из воды.

Почти все химические реакции в живой клетке протекают в водных растворах. Большинство реакций, используемых в технологических процессах на предприятиях химической, фармацевтической и пищевой промышленности, происходит также в водных растворах.

Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет её для самых разных бытовых нужд (рис. 54).

Рис. 54.
Потребление воды человеком

На вопрос: «Много ли воды на Земле?» — однозначно ответить трудно: и очень много, и очень мало одновременно. Почему много — очевидно: океаны, ледники, реки, дожди... А вот почему мало? Во-первых, потому, что потребности человечества в воде сегодня уже сравнимы с возобновляемыми ресурсами пресной воды на нашей планете. Во-вторых, осуществляя производственные процессы, мы больше загрязняем воду, чем очищаем её. В-третьих, большая часть земной воды — это не просто вода, а концентрированные солевые и иные растворы. В-четвёртых, очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Поэтому необходимо беречь воду.

Углекислый газ СО2 — диоксид углерода. В воздухе всегда содержится около 0,03% (по объёму) углекислого газа. Содержание его в воздухе непостоянное. Воздух в городах, особенно вблизи заводов и фабрик, содержит несколько больше углекислого газа, чем воздух в сельской местности.

Образуется углекислый газ при дыхании и сгорании топлива, а также при тлении и гниении различных органических веществ. В воде многих минеральных источников содержится значительное количество растворённого углекислого газа. Один из таких источников минеральной воды (нарзан) находится в Кисловодске. Ежесуточно этот источник выносит около двух с половиной миллионов литров минеральной воды, содержащей до 5 г свободного углекислого газа в каждом литре.

В водах морей и океанов содержится очень много растворённого углекислого газа, в десятки раз больше, чем в воздухе.

Углекислый газ бесцветный, без запаха. Он почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. При обычных условиях в одном объёме воды растворяется один объём углекислого газа.

Рис. 55.
Сухой лёд используют для хранения мороженого

При увеличении давления до 60 атм он превращается в бесцветную жидкость. При испарении жидкого углекислого газа часть его может превратиться в твёрдую снегообразную массу. Её прессуют и получают так называемый сухой лёд, который при обычном давлении возгоняется, не плавясь, причём температура его понижается до -78,5 °С. Поэтому сухой лёд в основном применяют для хранения пищевых продуктов, и в первую очередь мороженого (рис. 55). Наиболее широко СО2 используют при изготовлении газированных напитков (рис. 56).

Рис. 56.
Для приготовления газированных напитков необходим углекислый газ

Углекислый газ не поддерживает горения и потому применяется для тушения пожаров (рис. 57).

Рис. 57.
Тушение пожара с помощью углекислотного огнетушителя

Негашёная известь СаО. Это белое тугоплавкое вещество, которое энергично взаимодействует с водой («гасится» ею), образуя при этом гашёную известь. Применяется негашёная известь в строительстве для получения вяжущих материалов.

Рис. 58.
Разновидности оксида кремния (IV):
а — аметист; б — кварц; в — опал; г — агат; д — кремнезём

Основную массу земной коры — литосферы — образуют оксид кремния (IV) (SiО2) и оксид алюминия (А12О3), которые входят в состав многих минералов и горных пород, а также образуют минералы, почти полностью состоящие из этих оксидов. Так, оксид кремния (IV) образует кварц, кварцевый песок, кремнезём, горный хрусталь и др. (рис. 58), а оксид алюминия — рубин, сапфир, основную массу особых глин — бокситов и др. (рис. 59).

Рис. 59.
Разновидности оксида алюминия:
а — корунд; б — боксит; в — рубин; г — сапфир

Лабораторный опыт № 7
Ознакомление с коллекцией оксидов

    Ознакомьтесь с коллекцией оксидов. Запишите формулы представленных в ней оксидов. Опишите их физические свойства.

Другим важнейшим классом бинарных соединений являются водородные соединения элементов — гидриды и летучие водородные соединения.

Гидриды металлов IA и IIА групп Периодической системы — твёрдые, нелетучие и тугоплавкие вещества, в которых атомы водорода и металла связаны между собой ионной связью. Например, NaH, СаН2.

Более известны благодаря широкому применению в промышленности и в быту соединения неметаллов с водородом. Это летучие вещества, как правило газы, хорошо растворимые в воде. К этому классу веществ относится и вода, хотя является жидкостью в обычных условиях.

Рассмотрим летучие водородные соединения на примере хлороводорода НС1 и аммиака H3N (чаще встречается традиционная запись — NH3).

Хлороводород НС1 — это бесцветный газ, тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде. В одном объёме воды при обычных условиях может раствориться около 500 объёмов хлороводорода. На открытом воздухе хлороводород притягивает находящиеся в воздухе пары воды, образуя туманное облако, состоящее из мельчайших капелек, поэтому говорят, что хлороводород на воздухе «дымит».

Раствор хлороводорода в воде называют соляной кислотой. Это бесцветная, дымящаяся на воздухе жидкость несколько тяжелее воды. У людей и животных соляная кислота содержится в желудочном соке, она создаёт своеобразный барьер для микробов, попадающих в желудок вместе с пищей.

Аммиак NH3 — бесцветный газ со своеобразным резким запахом. Он почти в два раза легче воздуха. Растворимость аммиака в воде очень велика — в одном объёме воды растворяется при обычных условиях 700 объёмов аммиака. Раствор аммиака в воде называют нашатырным спиртом, который широко используется в медицине. Аммиак выделяется при гниении органических веществ, содержащих азот.

Лабораторный опыт № 8
Ознакомление со свойствами аммиака

    Ознакомьтесь со свойствами аммиака, выданного вам в ампуле в виде водного раствора. Для этого вскройте ампулу, соблюдая правила техники безопасности. Крепко возьмите ампулу двумя пальцами, постучите по верхней части её указательным пальцем другой руки, надрежьте наконечник ампулы специальной пилочкой, накройте его носовым платком или кусочком ткани и отломайте его. Осторожно понюхайте нашатырный спирт, отметьте характер запаха. Как это свойство используется в медицине?

Ключевые слова и словосочетания

  1. Оксиды.
  2. Вода.
  3. Углекислый газ.
  4. Негашёная известь.
  5. Гидриды.
  6. Летучие водородные соединения.
  7. Хлороводород и соляная кислота.
  8. Аммиак и нашатырный спирт.

Работа с компьютером

  1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
  2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

  1. Выпишите из приведённого ниже перечня формул в два столбика формулы оксидов металлов и оксидов неметаллов и дайте их названия: Na2O, N2O5, NaOH, HN03, CuO, S02, SC12, C12O7, FeS, Fe2O3, Cu2O, CuF2, P2O5.
  2. Какие из перечисленных ниже названий соответствуют формуле Н2O: оксид водорода, гидрид кислорода, пероксид водорода, водород, вода, кислородный водород?
  3. Найдите плотность (массу 1 л) при н. у.: а) аммиака; б) хлороводорода; в) углекислого газа.
  4. Сколько молекул каждого вещества содержится в 1 г СO2, НС1, NH3?
  5. Выпишите из текста параграфа все приведённые в нём формулы веществ и дайте их названия по международной номенклатуре.
  6. Как следует располагать сосуд для собирания аммиака и углекислого газа — вверх или вниз дном? Почему?

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru