5. Химические свойства воды.

Вода – чрезвычайно слабый электролит. При ее диссоциации образуется очень мало катионов водорода Н⁺ и анионов ОН^-, концентрация которых в чистой воде равны между собой и при 22⁰С составляют 10^-7 моль/л. наличие в системе одновременно и носителя кислотных свойств катиона Н⁺, и основных свойств – аниона ОН^- в равных количествах делает воду типичным амфолитом с четко сбалансированными кислотно-основными свойствами. Так, при взаимодействии с различными оксидами ее молекула выступает как амфолит:

Н-ОН + SO₃ = H₂SO₄ H-OH + CaO = Ca(OH)₂

В процессе гидролиза солей вода, которая в целом является «идеальным» амфолитом, может выступать и как кислота, и как основание – в зависимости от объекта гидролиза (анион или катион). При гидролизе соли по аниону молекула воды отдает аниону соли катион водорода, т.е. она является кислотой. При этом образуется новая слабая кислота: NO₂^- + H⁺ - OH^- ↔ HNO₂ + OH^-

При гидролизе соли по катиону молекула воды отдает этому катиону анион ОН^-, выступая основанием. При этом образуется слабое основание: Cu²⁺ + H⁺ - OH^- ↔ (CuOH)⁺ + H⁺

В окислительно-восстановительных реакциях вода также может проявлять двойственный характер – либо окислитель за счет Н⁺, либо восстановитель за счет О^2-.

Наличие в молекуле воды у атома кислорода неподеленных электронных пар делает ее активным лигандом, образующим с катионами d-металлов устойчивые комплексные ионы: [Zn(H₂O)₄]²⁺, [Cu(H₂O)₄]²⁺, [Fe(H₂O)₆]³⁺, [Cr(H₂O)₆]³⁺. Наличие таких ионов в водных растворах придает им определенный цвет, характерный для данного комплексного иона.

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1. Даны вещества: Н₂, О₂, Zn, HCl, CuO. Составьте уравнения всех возможных реакций этих веществ между собой.

2. Приведите примеры образования водорода в результате реакций: а) разложения; б) замещения.

3. Одинаковое ли количество воды образуется при восстановлении водородом 10 г оксида меди (I) и 10 г оксида меди (II)? Ответ подтвердите расчетом.

4. Какова: а) плотность воздуха по водороду; б) плотность водорода по воздуху?

5. При растворении в кислоте 2,33 г смеси железа и цинка было получено 896 мл водорода (н.у.). сколько граммов железа и цинка содержалось в смеси?

6. Какую роль – окислителя или восстановителя – играет пероксид водорода в каждой из следующих реакций:

KNO₂ + H₂O₂ = KNO₃ + H₂O;

KMnO₄ + H₂O₂ + HNO₃ = Mn(NO₃)₂ + O₂ + KNO₃ + H₂O?

Составьте уравнение второй реакции методом электронного баланса.

7. Какой объем водорода (н.у.) потребуется для восстановления оксида меди (II), полученного при термическом разложении 19,6 г гидроксида меди (II)?

8. На нейтрализацию раствора, полученного при взаимодействии гидрида кальция с водой, затратили раствор объемом 43,67 мл с массовой долей хлороводорода29,2% и плотностью 1,145 г/мл. какой объем водорода (н.у.) выделился при разложении гидрида?

9. При обработке образца смеси цинка и железа хлороводородной кислотой выделилось 0,896 л водорода, а при действии раствора щелочи на такой же образец смеси – 0,448 л водорода. Определите массовые доли (%) компонентов в смеси.