ЗАПОМНИТЕ!!!

Щелочные металлы – это I группа, А - главная подгруппа – Li , Na , K , Rb , Cs , Fr

Щелочно-земельные металлы – это II группа, А – главная подгруппа (Be , Mg не относятся) – Ca , Sr , Ba , Ra

n I

Основания Ме(ОН) n

ОН – гидроксильная группа, с валентностью (I )

Щёлочи – это растворимые в воде основания (см. ТАБЛИЦУ РАСТВОРИМОСТИ)

I n

Кислоты – это сложные вещества с общей формулой Н n (КО)

(КО) – кислотный остаток

V - VII

Кислотный оксид – неМе х О у иМе х О у

I, II

Основные оксиды – Ме х О у

I. Взаимодействие воды с металлами.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами , стоящими в периодической системе в I А иI I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий . В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

I I

2Li + 2 H 2 O =2 Li OH + H 2

HOH гидроксид

лития

I II

Ba + 2 H 2 O= Ba (OH) 2 + H 2

2 Al + 6 H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3 H 2

гидроксид

алюминия

ОН – гидроксогруппа, она всегда одновалентна

ВЫВОД – активные металлы - Li , Na , K , Rb , Cs , Fr , Ca , Sr , Ba , Ra + Al – реагируют так

Me + H 2 O =Me(OH) n + H 2 ( р . замещения ) Основание

2) Взаимодействие с менее активными металлами , которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

I II I

Fe + H 2 O = FeO + H 2 (протекает реакция замещения)

оксид

железа

Ni + H 2 O = NiO + H 2

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например +2, это означает, что валентность этого металла равна 2) .

ВЫВОД – металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н 2) – Be , Mg , Fe , Pb , Cr , Ni , Mn , Zn – реагируют так

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H 2 O = нет реакции

I I.Взаимодействие с оксидами (основными и кислотными)

С водой взаимодействуют только такие оксиды, которые при взаимодействии с водой дают растворимый в воде продукт(кислоту или щелочь).

1). Взаимодействие с основными оксидами.

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в в I А иI I А группах, кроме Ве и Mg (оксид алюминия не реагирует, т.к. он амфотерный). Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется только щелочь.

I II

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOHBaO + H 2 O =Ba (OH) 2 (протекает реакция соединения)

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой.

Кислотные оксиды реагируют с водой все. Исключение составляет только SiO 2 .

При этом образуются кислоты. Во всех кислотах на первом месте расположен водород, поэтому уравнение реакции записывают так:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 P 2 O 5 + H 2 O=2 HPO 3

SO 3 холодная

+H 2 O P 2 O 5

H 2 SO 4+ H 2 O

H 2 P 2 O 6

P 2 O 5 +3 H 2 O=2 H 3 PO 4

Горячая

P 2 O 5

+ H 6 O 3

H 6 P 2 O 8

Обратите внимание , что в зависимости от температуры воды при взаимодействии с Р 2 О 5 образуются разные продукты.

IV Взаимодействие воды c неметаллами

Примеры: Cl 2 +H 2 O =HCl +HClO

C +H 2 O =CO +H 2

угольугарный газ

Si +2H 2 O =SiO 2 +2H 2 .

Оксид водорода (H 2 O), гораздо более известный всем нам под названием "вода", без преувеличения, является главной жидкостью в жизнедеятельности организмов на Земле, ибо все химико-билогические реакции проходят, либо с участием воды, либо в растворах.

Вода является вторым, после воздуха, самым важным веществом для организма человека. Прожить без воды человек может не более 7-8 суток.

Чистая вода в природе может существовать в трех агрегатных состояниях: в твердом - в виде льда, в жикдом, собственно вода, в газообразном - в виде пара. Таким разнообразием агрегатных состояний в природе больше не может похвастаться ни одно вещество.

Физические свойства воды

• при н.у. - это жидкость без цвета, запаха и вкуса;
• вода обладает высокой теплоёмкостью и низкой электропроводностью;
• температура плавления 0°C;
• температура кипения 100°C;
• максимальная плотность воды при 4°C равна 1 г/см 3 ;
• вода - хороший растворитель.

Строение молекулы воды

Молекула воды состоит из одного атома кислорода, который соединен с двумя атомами водорода, при этом связи O-H образуют угол в 104,5°, при при этом общие электронные пары смещены к атому кислорода, который более электроотрицателен по сравнению с атомами водорода, поэтому, на атоме кислорода формируется частичный отрицательный заряд, соответственно, на атомах водорода - положительный. Таким образом, молекулу воды можно рассматривать, как диполь.

Молекулы воды могут между собой образовывать водородные связи, притягиваясь противоположно заряженными частями (на рисунке водородные связи показаны пунктиром):

Формирование водородных связей объясняет высокую плотность воды, температуру ее кипения и плавления.

Количество водородных связей зависит от температуры - чем выше температура, тем меньшее кол-во связей образуется: в парах воды присутствуют только отдельные ее молекулы; в жидком состоянии - образуются ассоциаты (H 2 O) n , в кристаллическом состоянии каждая молекула воды связана с соседними молекулами четырьмя водородными связями.

Химические свойства воды

Вода "охотно" вступает в реакции с другими веществами:

• с щелочными и щелочноземельными металлами вода реагирует при н.у.: 2Na+2H 2 O = 2NaOH+H 2
• с менее активными металлами и неметаллами вода реагирует только при высокой температуре: 3Fe+4H 2 O=FeO → Fe 2 O 3 +4H 2 C+2H 2 O → CO 2 +2H 2
• с основными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием оснований: CaO+H 2 O = Ca(OH) 2
• с кислотными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием кислот: CO 2 +H 2 O = H 2 CO 3
• вода является главным участником реакций гидролиза (подробнее см. Гидролиз солей);
• вода участвует в реакциях гидратации, присоединяясь к органическим веществам с двойными и тройными связями.

Растворимость веществ в воде

• хорошо растворимые вещества - в 100 г воды растворяется более 1 г вещества при н.у.;
• малорастворимые вещества - в 100 г воды растворяется 0,01-1 г вещества;
• практически нерастворимые вещества - в 100 г водры растворяется менее 0,01 г вещества.

Совершенно нерастворимых веществ в природе не существует.

ВОДА

Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода, присоединившихся к нему под углом 104,5°.

Угол 104,5° между связями в молекуле воды обусловливает рыхлость льда и жидкой воды и как следствие аномальную зависи­мость плотности от температуры. Именно поэтому крупные водоемы не промерзают до дна, что делает возможным существование в них жизни.

Физические свойства

ВОДА, ЛЁД И ПАР, соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения молекулярной формулы Н 2 О.

Благодаря сильному притяжению между молекулами у воды высокие температуры плавления (0С) и кипения (100С). Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция. Чистая вода – плохой проводник электричества. Плотность воды максимальна при 4С она равна 1 г/см 3 . Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода и всплывает на её поверхность, что очень важно для обитателей водоёмов зимой.

Вода обладает исключительно большой теплоёмкостью, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Благодаря этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.

Химические свойства воды

Вода - весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения - кристаллогидраты.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

2 H 2 O электрический ток = 2 H 2 + O 2

Видео "Электролиз воды"

• Магний с горячей водой реагирует с образованием нерастворимого основания:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2

• Бериллий с водой образует амфотерный оксид: Be + H 2 O = BeO + H 2

1. Активные металлы - это:

Li , Na , K , Rb , Cs , Fr – 1 группа «А»

Ca , Sr , Ba , Ra – 2 группа «А»

2. Ряд активности металлов

3. Щёлочь – это растворимое в воде основание, сложное вещество в состав которого входит активный металл и гидроксильная группа ОН ( I ).

4. Металлы средней активности в ряду напряжений стоят от Mg до Pb (алюминий на особом положении)

Видео "Взаимодействие натрия с водой"

Помните!!!

Алюминий реагирует с водой подобно активным металлам, образуя основание:

2Al + 6H 2 O = 2Al ( OH ) 3 + 3H 2

Видео "Взаимодействие кислотных оксидов с водой"

Используя образец, запишите уравнения реакций взаимодействия:

С O 2 + H 2 O =

SO 3 + H 2 O =

Cl 2 O 7 + H 2 O =

P 2 O 5 + H 2 O ( горячая ) =

N 2 O 5 + H 2 O =

Помните! С водой реагируют только оксиды активных металлов. Оксиды металлов средней активности и металлов, стоящих после водорода в ряду активности в воде не растворяются, например, CuO + H 2 O = реакция не возможна.

Видео "Взаимодействие оксидов металлов с водой"

Li + H 2 O =

Cu + H 2 O =

ZnO + H 2 O =

Al + H 2 O =

Ba + H 2 O =

K 2 O + H 2 O =

Mg + H 2 O =

N 2 O 5 + H 2 O =

Вода (оксид водорода) - бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н 2 O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного - кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Пероксид водорода.

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства воды определяются химическим, электронным и пространственным строением молекул Н 2 O.

Атомы Н и О в молекуле Н 2 0 находятся в своих устойчивых степенях окисления, соответственно +1 и -2; поэтому вода не проявляет ярко выраженных окислительных или восстановительных свойств. Обратите внимание: в гидридах металлов водород находится в степени окисления -1.

Молекула Н 2 O имеет угловое строение. Связи Н-O очень полярны. На атоме О существует избыточный отрицательный заряд, на атомах Н - избыточные положительные заряды. 8 целом молекула Н 2 O является полярной, т.е. диполем. Этим объясняется тот факт, что вода является хорошим растворителем для ионных и полярных веществ.

Наличие избыточных зарядов на атомах Н и О, а также неподеленных электронных пар у атомов О обусловливает образование между молекулами воды водородных связей, вследствие чего они объединяются в ассоциаты. Существованием этих ассоциатов объясняются аномально высокие значения т. пл. и т. кип. воды.

Наряду с образованием водородных связей, результатом взаимного влияния молекул Н 2 O друг на друга является их самоионизация:
в одной молекуле происходит гетеролитический разрыв полярной связи О-Н, и освободившийся протон присоединяется к атому кислорода другой молекулы. Образующийся ион гидроксония Н 3 О + по существу является гидратированным ионом водорода Н + Н 2 O, поэтому упрощенно уравнение самоионизации воды записывается так:

Н 2 O ↔ H + + OH -

Константа диссоциации воды чрезвычайно мала:

Это свидетельствует о том, что вода очень незначительно диссоциирует на ионы, и поэтому концентрация недиссоциированных молекул Н 2 O практически постоянна:

В чистой воде [Н + ] = [ОН - ] = 10 -7 моль/л. Это означает, что вода представляет собой очень слабый амфотерный электролит, не проявляющий в заметной степени ни кислотных, ни основных свойств.
Однако вода оказывает сильное ионизирующее действие на растворенные в ней электролиты. Под действием диполей воды полярные ковалентные связи в молекулах растворенных веществ превращаются в ионные, ионы гидратируются, связи между ними ослабляются, в результате чего происходит электролитическая диссоциация. Например:
HCl + Н 2 O - Н 3 O + + Сl -

(сильный электролит)

(или без учета гидратации: HCl → Н + + Сl -)

CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H + (слабый электролит)

(или CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +)

Согласно теории кислот и оснований Брёнстеда-Лоури, в этих процессах вода проявляет свойства основания (акцептор протонов). По той же теории в роли кислоты (донора протонов) вода выступает в реакциях, например, с аммиаком и аминами:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 + + OH -

CH 3 NH 2 + H 2 O ↔ CH 3 NH 3 + + OH -

Окислительно-восстановительные реакции с участием воды

I. Реакции, в которых вода играет роль окислителя

Эти реакции возможны только с сильными восстановителями, которые способны восстановить ионы водорода, входящие в состав молекул воды, до свободного водорода.

1) Взаимодействие с металлами

а) При обычных условиях Н 2 О взаимодействует только со щел. и щел.-зем. металлами:

2Na + 2Н + 2 О = 2NaOH + H 0 2

Ca + 2Н + 2 О = Ca(OH) 2 + H 0 2

б) При высокой температуре Н 2 О вступает в реакции и с некоторыми другими металлами, например:

Mg + 2Н + 2 О = Mg(OH) 2 + H 0 2

3Fe + 4Н + 2 О = Fe 2 O 4 + 4H 0 2

в) Al и Zn вытесняют Н 2 из воды в присутствии щелочей:

2Al + 6Н + 2 О + 2NaOH = 2Na + 3H 0 2

2) Взаимодействие с неметаллами, имеющими низкую ЭО (реакции происходят в жестких условиях)

C + Н + 2 О = CO + H 0 2 («водяной газ»)

2P + 6Н + 2 О = 2HPO 3 + 5H 0 2

В присутствии щелочей кремний вытесняет водород из воды:

Si + Н + 2 О + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + 2H 0 2

3) Взаимодействие с гидридами металлов

NaH + Н + 2 O = NaOH + H 0 2

CaH 2 + 2Н + 2 О = Ca(OH) 2 + 2H 0 2

4) Взаимодействие с угарным газом и метаном

CO + Н + 2 O = CO 2 + H 0 2

2CH 4 + O 2 + 2Н + 2 O = 2CO 2 + 6H 0 2

Реакции используются в промышленности для получения водорода.

II. Реакции, в которых вода играет роль восстановителя

ти реакции возможны только с очень сильными окислителями, которые способны окислить кислород СО С. О. -2, входящий в состав воды, до свободного кислорода O 2 или до пероксид-анионов 2- . В исключительном случае (в реакции с F 2) образуется кислород со c o. +2.

1) Взаимодействие с фтором

2F 2 + 2Н 2 O -2 = O 0 2 + 4HF

2F 2 + Н 2 O -2 = O +2 F 2 + 2HF

2) Взаимодействие с атомарным кислородом

Н 2 O -2 + O = Н 2 O - 2

3) Взаимодействие с хлором

При высокой Т происходит обратимая реакция

2Cl 2 + 2Н 2 O -2 = O 0 2 + 4HCl

III. Реакции внутримолекулярного окисления - восстановления воды.

Под действием электрического тока или высокой температуры может происходить разложение воды на водород и кислород:

2Н + 2 O -2 = 2H 0 2 + O 0 2

Термическое разложение - процесс обратимый; степень термического разложения воды невелика.

Реакции гидратации

I. Гидратация ионов. Ионы, образующиеся при диссоциации электролитов в водных растворах, присоединяют определенное число молекул воды и существуют в виде гидратированных ионов. Некоторые ионы образуют столь прочные связи с молекулами воды, что их гидраты могут существовать не только в растворе, но и в твердом состоянии. Этим объясняется образование кристаллогидратов типа CuSO4 5H 2 O, FeSO 4 7Н 2 O и др., а также аквакомплексов: CI 3 , Br 4 и др.

II. Гидратация оксидов

III. Гидратация органических соединений, содержащих кратные связи

Реакции гидролиза

I. Гидролиз солей

Обратимый гидролиз:

а) по катиону соли

Fe 3+ + Н 2 O = FeOH 2+ + Н + ; (кислая среда. рН

б) по аниону соли

СО 3 2- + Н 2 O = НСО 3 - + ОН - ; (щелочная среда. рН > 7)

в) по катиону и по аниону соли

NH 4 + + СН 3 СОО - + Н 2 O = NH 4 OH + СН 3 СООН (среда, близкая к нейтральной)

Необратимый гидролиз:

Al 2 S 3 + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3 ↓ + 3H 2 S

II. Гидролиз карбидов металлов

Al 4 C 3 + 12Н 2 O = 4Аl(ОН) 3 ↓ + 3CH 4 нетан

СаС 2 + 2Н 2 O = Са(ОН) 2 + С 2 Н 2 ацетилен

III. Гидролиз силицидов, нитридов, фосфидов

Mg 2 Si + 4Н 2 O = 2Mg(OH) 2 ↓ + SiH 4 силан

Ca 3 N 2 + 6Н 2 O = ЗСа(ОН) 2 + 2NH 3 аммиак

Cu 3 P 2 + 6Н 2 O = ЗСu(ОН) 2 + 2РН 3 фосфин

IV. Гидролиз галогенов

Cl 2 + Н 2 O = HCl + HClO

Вr 2 + Н 2 O = НВr + НВrО

V. Гидролиз органических соединений

Классы органических веществ	Продукты гидролиза (органические)
Галогеналканы (алкилгалогениды)
Арилгалогениды
Дигалогеналканы	Альдегиды или кетоны
Алкоголяты металлов
Галогенангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Ангидриды карбоновых кислот	Карбоновые кислоты
Сложные зфиры карбоновых кислот	Карбоновые кислоты и спирты
	Глицерин и высшие карбоновые кислоты
Ди- и полисахариды	Моносахариды
Пептиды и белки	α-Аминокислоты
Нуклеиновые кислоты

Важнейшими производными кислорода являются его соединения с водородом - вода Н2О и Н2О2.
Рассмотрим оба соединения и в первую очередь наиболее распространенное из них - воду.

О строении молекулы воды и полярном характере связи между атомами водорода и кислорода говорилось в . воды равен 18. В газообразном состоянии (в виде пара) вода легче воздуха, средний которого 29. Однако в обычных условиях вода - это жидкость, которая обладает значительно большей плотностью. Это объясняется тем, что молекулы воды объединены (ассоциированы) между собой дополнительно особым видом связи - водородной связью.

Водородная связь названа так потому, что обязательно требует наличия иона водорода. В молекуле воды, где общие электронные пары сильно смещены к кислороду, атомы водорода практически лишены электронов и представляют собой оголенное ядро. Такое ядро (у водорода это протон) притягивается электронными оболочками атомов кислорода соседних молекул, и образуется связь между молекулами. В отличие от остальных видов химической связи, обозначаемых в структурных формулах черточками, водородная связь обозначается пунктиром

Водородная связь отличается от химической. Она намного слабее последней. Однако водородную связь нельзя считать просто межмолекулярным сцеплением, она намного прочнее.
Водородная связь может возникать не только между молекулами воды. Она часто встречается в органических веществах.

■ 30. Объясните механизм образования водородной связи.
31. Перечислите известные вам типы химической связи.
32. По какому типу химической связи построена молекула воды?
33. Чем вызвана ассоциация молекулы воды?

По физическим свойствам вода — это жидкость, не имеющая цвета, вкуса и запаха.
Наибольшую плотность (1 г/см3) вода имеет при 4°. При понижении и повышении температуры плотность воды уменьшается (поэтому лед плавает на воде). Температура плавления льда 0° и кипения воды 100° являются основными точками стоградусной шкалы температур. Вода является прекрасным растворителем жидкостей, газов и твердых веществ. Вода очень плохо проводит электрический ток. Удельная теплоемкость воды самая большая среди всех твердых и жидких веществ.

Вода в природе

Вода очень широко распространена в природе. Примерно 3/4 поверхности земного шара заняты водой. Это океаны, моря, наземные текучие пресные воды, озера, пресные и соленые, ледники, подземные воды, водяной пар; постоянно в большем или меньшем количестве присутствующий в атмосфере, а также кристаллизационная вода, входящая в состав кристаллогидратов.

Поскольку вода является хорошим растворителем, в природных водах всегда содержатся в растворенном виде разнообразные . Морская вода содержит в растворенном состоянии множество различных солей, в том числе NaCl, сульфат магния MgSO4 и др., которые придают ей горько-соленый . Подземные воды, протекающие по горным породам, растворяют различные , и эти растворы, выходящие на поверх-ность, называются минеральными источниками.

Особенно много минеральных источников на Кавказе. С воды углекислых источников улучшают и . В этих водах растворен под давлением углекислый газ. Сернистые воды в Мацесте и Пятигорске бывают холодными и горячими, содержат и . Сероводородные ванны понижают кровяное давление, улучшают работу сердца. Железистые воды Железноводска, Липецка рекомендуются для принятия Внутрь при малокровии. Известковые воды Кисловодска применяются при заболеваниях почек, Воды теплых источников Забайкалья и Туркестана используются в натуральном виде для ванн при общей слабости организма, нервных заболеваниях, кожных болезнях и пр.

Если подземные воды находятся вблизи очагов вулканической деятельности, вода выходит на поверхность горячей в виде так называемых гейзеров. Считают, что в глубинах земной коры имеется огромное количество горячей воды. Ее можно использовать как очень дешевый источник тепловой энергии.

С воды началась жизнь на земле которую мы знаем сейчас, является средой для жизни водных организмов, но она; необходима решительно всем живым организмам, которые без воды не могут существовать. Протоплазма любой клетки представляет собой коллоидный раствор белка в воде. В составе тела человека находится 65% воды. Если организм человека потеряет 20% воды, изменения, происходящие в клетках, становятся необратимыми, и человек погибает. Без пищи человек может прожить 30-40 суток, а без воды,- не более 7 суток. Жизнь растений без воды также невозможна. Вода для зеленых растений является необходимым компонентом для фотосинтеза.

■ 34. В какой состоянии и где вода встречается в природе? Запишите это в тетрада.

35. Что представляют собой минеральные источники состав состав их воды, каково применение в медицине?

Химические свойства воды

Вода является безразличным окислом. Вода - чрезвычайно слабый электролит, диссоциирующий по схеме:
Н2О ⇄ Н + + ОН —
Некоторые наиболее активные (Na, К, Са, Ва, Аl) могут вытеснять из воды :
2Na + 2Н2O = 2NaOH + H2
2Na + 2Н + + 2OH — = 2Na + + 2OН — + H2
2Na + 2H + = 2Na + + H2
Раскаленное разлагает воду с выделением водорода и образованием окалины:
3Fe + 4Н2O = Fe3O5 + 4Н2

перегретый пар

Элементы, обладающие более сильными, чем , окислительными свойствами, например , вытесняют из воды:
Cl 0 2 + H2O -2 = 2HCl -1 +
Cl 0 2 + 2е — → 2Сl -1
О -2 - 2e — → O 0
Раскаленный уголь разлагает воду, образуя водяной газ, представляющий собой в основном смесь водорода с окисью углерода
С + Н2О =СО + Н2
Вода может реагировать с основными и кислотными окислами, образуя основания и кислоты, г Выделение тепла при растворении в воде едких щелочей и серной кислоты объясняется также происходящими между водой и этими веществами химическими реакциями присоединения воды.

Вода может вступать в реакцию с солями, образуя кристаллогидраты. Например, медный купорос, имеющий голубой цвет, является продуктам соединения белого сульфата меди с водой по-уравнению:
CuSO4 + 5H2O = СuSO4 = 5H2O + Q

Вода является веществом, весьма стойким химически, однако может разлагаться под действием электрического тока.

Вода активно вступает в реакции гидролиза со сложными неорганическими и органическими веществами.

■ 36. Почему воду относят к числу безразличных окислов?
37. Вполне ли правильно выражение «натрий растворяется в воде»?
38. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой основных и кислотных окислов. С какими из них вода не реагирует?
39. Для какой дели воду подвергают электролизу?
40. Вода реагирует с солями с образованием кристаллогидратов. Напишите уравнение реакции образования кристаллогидрата. Какого иного характера взаимодействие возможно между водой и солями?
41. В сосуд с 200 г воды поместили 9,2 г натрия. Какое вещество при этом образовалось? Растворимо ли оно? Если растворимо, какова его процентная концентрация в полученном растворе?
42. К 50 г 30% серной кислоты добавили 5 г серного ангидрида. Какой стала концентрация серной кислоты?
43. Среди перечисленных в свойств воды укажите те, которые можно использовать для получения водорода.
44. Какой объем водорода может быть получен при взаимодействии 5 кг железа с перегретым паром, если 10% веса железа прихо дится на окалину, а 20% полученного водорода теряются?
45. Сколько окиси меди можно восстановить водородом, полученным в предыдущей задаче?

Вода, входящая в состав кристаллов, называется кристаллизационной водой. Она химически связана с веществом и придает кристаллу соответствующие свойства. Например медный кynopoc,CuSО4 · 5H2O в виде кристаллогидрата с пятью молекулами воды имеет ярко-голубую окраску, которую он теряет при прокаливании вследствие удаления кристаллизационной воды (рис. 45). Природный CaSО4 · 2H2О при слабом нагревании отделяет одну молекулу воды, превращаясь в соединение состава 2CaSО4 · H2O, называемое полуводным гипсом. Этот обладает способностью «схватываться», т. е. при смешивании с водой присоединять к себе недостающую молекулу воды и затвердевать, образуя двуводный CaSО4 · 2H2О:
2CaSО4 · H2O + 3H2O = 2(CaSO4 · 2H2O)
Эта реакция нашла широкое применение в медицине при наложении гипсовых повязок.
Однако если гипс прокалить до полного удаления воды
CaSO4 · 2H2O2= CaSO4 + 2Н2O

Рис. 45. Обезвоживание медного купороса 1- медный купорос 2- выделяемая при нагревании вода

то реакция становится необратимой и вода к сульфату кальция больше не присоединяется.
Кристаллогидраты - это химические соединения соли с водой. Их причисляют к комплексным соединениям. Можно назвать еще много кристаллогидратов, например глауберову соль
Na2SО4 · 10H2O, железный купорос FeSО4 · 7H2Ои др.

■ 46. Сколько нужно взять воды и кристаллогидрата Na2SO4 · 10H2O, чтобы приготовить 200 г 3% раствора сульфата натрия?
47. В лаборатории для абсолютирования спирта применяют безводный , с которым кипятят спирт, пока не приобретет голубую окраску. Какая реакция происходит При этом? Насколько увеличится вес 25 г сульфата меди, если считать, что 75% сульфата превратилось в медный купорос?
Сколько процентов воды содержалось в спирте, если абсолютированию подверглось 150 г спирта.
48. 20 a FеSО4 · 7H2O растворили 180 г воды. Какова концентрация полученного раствора?
49. Что такое двуводный гипс, полуводный гипс? Какое применение они находят в медицине?
50. Какая вода называется кристаллизационной?

Способы очистки природных вод

Природная вода не всегда удовлетворяет всем требованиям, которые к ней предъявляются человеком. Поэтому для различных целей вода подвергается разной обработке.
Питьевая вода должна быть частой, прозрачной, без запаха и не содержать болезнетворных бактерий. Природная вода, предназначенная для питья, поступает на водоочистительные станции городского водопровода, где ока проходит через систему очистных сооружений (рис. 46). Сначала она проходит через металлические фильтры для

очистки от механических примесей, затем поступает в отстойники, где постепенно оседают загрязняющие ее мелкие частицы. Для ускорения их оседания в отстойники обычно добавляют коагулянт - вещество, заставляющее взвеси и коллоидные частицы коагулировать и оседать. В качестве коагулянта применяется хлорид алюминия AlCl3 или сульфат алюминия Al2(SO4)3.

Рис. 46. Система очистных сооружений водоочистительной станции. 1-фильтр; 2-отстойник; 3-смесители; 4 — перекачка; 5 — засос воды; 6 - хлорирование; 7 -осадок; 8 - добавление квасцов.

После отстаивания вода фильтруется через песок, костный уголь и тканевые фильтры, после чего в ней остаются растворимые соли и микроорганизмы, среди которых могут оказаться болезнетворные бактерии. Для их уничтожения в воду добавляют немного хлорной воды в количестве, которое убивает бактерий, но безвредно для человека. После этого вода поступает в так называемые резервуары чистой воды, где выдерживается некоторое время для того, чтобы полностью проявилось действие хлора. Очищенная вода по водопроводу поступает к потребителям.

В сельских местностях обычно вода не проходит такой сложной системы очистки, а берется прямо из колодцев или других природных водоемов. Такую воду необходимо кипятить, а в случае массовых желудочно-кишечных заболеваний в нее нужно добавлять небольшое количество раствора хлорной извести.

Рис. 47.
1- колба Вюрца с водой; 2-водяной холодильник Либиха: 3 - алонж; 4- сосуд-приёмник для дистиллированной, воды; 5 — термометр.

В химических лабораториях и медицине применяется дистиллированная вода. Для полного удаления солей воду перегоняют в так называемых перегонных кубах. Принцип перегонки воды можно наблюдать на лабораторной установке (рис. 47). Вода кипит в колбе. Получающийся, пар по газоотводной трубке поступает в водяной холодильник Либиха 2, где пар конденсируется и стекает через алонж 3 в сосуд-приемник 4. Полученная вода называется дистиллированной. Она совершенно не содержит солей и ее вредно применять для питья. Дистиллятор устроен по тому же принципу (рис. 48).

Рис. 48.

■ 51. Что такое дистилляция и для каких целей используют дистиллированную воду? 52. Какие требования предъявляют к питьевой воде? 53. Каким образом можно очистить воду: а) от механических загрязнений; б) от растворенных солей; в) от коллоидных частиц?

§ 54. Перекись водорода

— более богатый кислородом окисел по сравнению с водой. Формула перекиси H2О2, но это не значит, что в данном соединении одновалентен. В молекуле перекиси водорода между двумя атомами кислорода имеется одна общая электронная пара. Соединенные таким образом атомы кислорода содержатся не только в перекиси водорода, но и в любой другой перекиси и называются «перекисной цепочкой»

Наличие перекисной цепочки делает молекулу не-прочной. Действительно, при самых незначительных воздействиях - хранении в освещенном помещении, нагревании, действии катализатора МnО2 - перекись водо-рода разлагается, превращаясь в воду, с выделением кислорода
2Н2О2 = 2Н2O + О2
Эта реакция может сопровождаться взрывом.
30% раствор перекиси водорода носит название пергидроля.

При попадании на кожу он может причинить сильные ожоги. Чистая имеет плотность 1,46 г/с3 и температуру замерзания -1,7°. Раствор перекиси водорода имеет кислую реакцию, что дает основание рассматривать ее как весьма слабую двухосновную кислоту.
Некоторые перекиси металлов, например Na2O2; ВаО2, можно рассматривать не только как , но и как своеобразные соли перекиси водорода. Из этих соединений можно получить перекись водорода действием более сильной кислоты:
ВаО2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2

О поведении перекиси водорода в окислительно-восстановительных реакциях говорится в § 32. При взаимодействии с органическими веществами перекись водорода ведет себя как . Безводная перекись водорода вызывает ожоги и самовоспламенение горючих материалов. При ожогах перекисью водорода на коже появляется характерное белое пятно» а затем может образоваться язва. Мерой первой помощи, как и при ожогах кислотами, является промывание большим количеством воды.

Перекись водорода применяют как дезинфицирующее средство в медицине для полосканий, промываний и как кровоостанавливающее средство в виде 3% раствора. Кроме того, ее используют для отбеливания волос, шерсти, шелка, рога и т. д. Перекись водорода используют также для реставрации картин, написанных свинцовыми белилами, которые постепенно темнеют на воздухе, так как под действием сероводорода воздуха в краске образуется сульфид свинца черного цвета. Перекись водорода окисляет сульфид свинца в сульфат но схеме:
PbS + H2O2 → PbSO4 + H2O
Такие картины протирают слабым раствором перекис» водорода.
Хранить перекись водорода следует в склянках темного стекла в прохладном помещении, в темноте, чтобы замедлить постоянно идущий распад.

■ 54. Приведите примеры реакций, в которых перекись водорода проявляла бы свойства окислителя.

55, Приведите примеры реакций, в которых перекись водорода проявляла бы свойства восстановителя.

56. Где и как следует хранить перекись водорода в лабораторий? Почему?
57. Каковы меры первой помощи при ожогах перекисью водорода?

58. В присутствии двуокиси марганца из перекиси водорода можно получить кислород. Нарисуйте прибор, в котором можно использовать этот процесс.

59. Сколько граммов перекиси бария потребуется для получения 5 молей чистой перекиси водорода?
60. Перекись водорода диссоциирует по типу кислот. Напишите уравнение двуступенчатой диссоциации этой кислоты.

61. Где и как применяется перекись водорода в как это связано с её свойствами?

Воздух

Наша планета окружена воздухом, который необходим для дыхания всем живущим на земле существам. За сутки человек пропускает через свои легкие около 13 000 л воздуха.
Воздушная оболочка земли носит название атмосферы (от слов «атмос» - воздух, «сфайра» - шар). В воздухе содержится 78% (объемных) азота, 21% кислорода, 0,96%

Рис. 49. Диаграмма состава воздуха

Инертных газов, главным образом аргона и неона, а так же гелия, криптона и ксенона, 0,03-0,04% двуокиси углерода и 0,01% водорода. Состав воздуха приведен на рис. 49. Средний воздуха равен 29 у. е.
Помимо этого, в состав атмосферы входят случайные примеси, а также переменные составляющие - водяной пар, азота, озон, а также пыль и местные загрязнения воздуха, возникающие Иногда при интенсивной работе предприятий в определенном районе, а также при работе транспорта.

Количество пыли в воздухе может быть очень велико, особенно в больших городах. Пыль нарушает прозрачность воздуха и способствует образованию туманов, так как на пылинках конденсируются капельки воды. В воздухе могут находиться различные микроорганизмы. Среди них могут быть и болезнетворные. Отсюда ясно, какое значение имеет очистка воздуха в городах, как,важно следить за тем, чтобы воздух не загрязняли Промышленные предприятия и транспорт.
Для очистки воздуха внутри помещений применяются специальные аппараты кондиционирования воздуха: его фильтруют, увлажняют до нужного состояния, избавляют от пыли и бактерий и поддерживают наиболее благоприятную температуру.
1 м3 воздуха при 0° весит 1,293 кг, с увеличением высоты плотность воздуха становится меньше. При -193° воздух переходит в жидкое состояние. Поскольку воздух- это смесь газов с разными температурами кипения, его можно разделить на составные части по температурам кипения или, как говорят, подвергнуть фракционной перегонке.

Широко используется энергия сжатого воздуха, который получают повышением давления атмосферного воздуха с помощью компрессоров. При вдувании сжатого воздуха в домну подача кислорода увеличивается и горение становится более интенсивным.
Жидкий воздух представляет собой голубоватую мутную жидкость. Голубую окраску придает ему жидкий кислород, а мутным он бывает потому, что при температуре жидкого воздуха углекислота становится твердой. Если ее отфильтровать, то воздух будет прозрачным.
Под влиянием низкой температуры жидкого воздуха некоторые тела приобретают особые, совершенно новые свойства. Например, приобретает упругость стали, становится настолько твердой, что изготовленным из нее молотком можно забивать гвозди, резина становится хрупкой, как , и от удара разбивается на части. Многие при температуре жидкого воздуха приобретают свойства сверхпроводимости. Если возбудить в металлическом кольце электрический ток, то подключенный к нему гальванометр очень долго будет показывать наличие электрического тока.

Интересно, что большая часть бактерий в жидком воздухе не погибает, а погружается в состояние анабиоза.
Если пропитать жидким воздухом горючий материал, который в обычном воздухе либо не воспламеняется, либо горит очень слабо, например опилки или угольный порошок, то при поджигании они моментально сгорают с выделением большого количества газов, поэтому жидкий воздух широко применяют при взрывных работах. Для этого картонные патроны набивают опилками, укладывают во взрывные камеры, пропитывают жидким возду-хом и поджигают. Происходит сильный взрыв. Если взрыв не произошел, то через некоторое время воздух из патрона испаряется, и он снова становится безопасным в отличие от любой другой взрывчатки.

Получают жидкий воздух при высоком давлении и низкой температуре.
Сжатый воздух используется в пневматических приборах и различном пневматическом оборудовании, а так-же при кессонных работах. Кессон - это огромный воз-духо- и водонепроницаемый бетонный ящик, внутри ко-торого могут находиться несколько человек. С одной стороны кессон открыт. Его опускают открытой стороной в воду до самого дна, укрепляют грузом, чтобы он не всплывал, и сжатым воздухом вытесняют из него воду. Для вытеснения воды давление воздуха в кессоне доводят до 4 атм. При таком давлении воздух в большом количестве растворяется в крови. При резком уменьшении давления, например при подъеме на поверхность, избыток его быстро выходит из крови в виде пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды и даже дойти до сердца. В тяжелых случаях эта так называемая кессонная болезнь может привести к смертельному исходу. Поэтому подъем из кессона осуществляется постепенно, чтобы раствоеренный воздух выходил небольшими порциями.