Tlenki i wodorotlenki – zadania maturalne z chemii

7
zadań: 17
poleceń: 9
poleceń otwartych z oceną: 1
lekcji interaktywnych

Tlenki i wodorotlenki – klasyfikacja i właściwości amfoteryczne

### Klasyfikacja tlenków Tlenki dzielimy na podstawie ich reaktywności z wodą, kwasami i zasadami na cztery główne grupy: 1. **Tlenki zasadowe** – najczęściej tlenki metali na niskich stopniach utlenienia (np. Na₂O, CaO, MgO). Reagują z kwasami tworząc sole. Tlenki metali aktywnych (grupy 1. i 2. z wyjątkiem berylu) reagują również z wodą, dając wodorotlenki (zasady). 2. **Tlenki kwasowe** – zwykle tlenki niemetali oraz metali na wysokich stopniach utlenienia (np. SO₃, CO₂, Mn₂O₇). Reagują z zasadami, a większość z nich reaguje z wodą, tworząc kwasy tlenowe (są ich bezwodnikami). 3. **Tlenki amfoteryczne** – tlenki wykazujące cechy pośrednie (np. Al₂O₃, ZnO, Cr₂O₃). Reagują zarówno z mocnymi kwasami, jak i z mocnymi zasadami, ale **nie reagują z wodą**. 4. **Tlenki obojętne** – to nieliczne tlenki niemetali (CO, NO, N₂O), które w warunkach normalnych nie reagują ani z wodą, ani z kwasami, ani z zasadami. ### Amfoteryczność wodorotlenków Wodorotlenki amfoteryczne (np. Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃) zachowują się jak zasady w reakcjach z kwasami oraz jak kwasy w reakcjach z mocnymi zasadami. Doświadczalne wykazanie amfoteryczności wodorotlenku dzieli się na dwa etapy: **Etap 1: Wytrącenie osadu.** Do roztworu soli metalu (np. ZnCl₂) dodajemy kroplami zasady (np. NaOH), aż wytrąci się osad. Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn(OH)₂↓ **Etap 2: Działanie kwasem i zasadą.** Rozdzielamy osad na dwie probówki. Do pierwszej dodajemy kwas (np. HCl), a do drugiej nadmiar mocnej zasady. W obu probówkach osad ulega roztworzeniu, co dowodzi jego amfoteryczności. ### Przykład z rozwiązaniem **Zadanie:** Napisz jonowe skrócone równania reakcji roztwarzania amfoterycznego wodorotlenku glinu w kwasie solnym i w nadmiarze wodorotlenku sodu (l.k. = 4). **Rozwiązanie:** Reakcja z kwasem (wodorotlenek zachowuje się jak zasada): Al(OH)₃ + 3H⁺ → Al³⁺ + 3H₂O Reakcja z nadmiarem zasady (wodorotlenek zachowuje się jak kwas, powstaje jon kompleksowy): Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ (jon tetrahydroksoglinianowy, roztwór staje się bezbarwny i klarowny).

Zapamiętaj

Tlenki obojętne (CO, NO, N₂O) nie tworzą soli.
Amfoteryczne wodorotlenki i tlenki nie reagują z wodą.
W reakcji tlenków i wodorotlenków amfoterycznych z nadmiarem zasady powstają rozpuszczalne sole kompleksowe (np. z jonem [Al(OH)₄]⁻ lub [Zn(OH)₄]²⁻).
Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia metalu przejściowego wzrasta charakter kwasowy jego tlenku.

Typowe błędy

Zapisywanie reakcji tlenków amfoterycznych (np. Al₂O₃) z wodą – tlenki te nie rozpuszczają się w wodzie.
Twierdzenie, że wszystkie tlenki zasadowe reagują z wodą (np. CuO, FeO są tlenkami zasadowymi, ale z wodą nie reagują).
Zapisywanie jonu wieloatomowego bez nawiasów kwadratowych w solach kompleksowych, np. mylenie AlO₂⁻ z poprawnym [Al(OH)₄]⁻ dla roztworów wodnych.

Wymagania podstawy programowej

IV.1.1 Klasyfikuje tlenki (zasadowe, kwasowe, amfoteryczne, obojętne) i pisze równania ich reakcji z wodą, kwasami i zasadami.
IV.1.2 Projektuje doświadczenie wykazujące amfoteryczny charakter wodorotlenku (np. Al(OH)₃, Zn(OH)₂) i zapisuje równania reakcji.

Przykładowe zadania

Zadanie 1

W tabeli przedstawiono wzory czterech tlenków: | Oznaczenie | Wzór tlenku | |---|---| | A | Na₂O | | B | CO | | C | Al₂O₃ | | D | SO₃ |

1.1 Przyporządkuj każdemu tlenkowi z tabeli jego charakter chemiczny. (1 pkt)
- 1. Tlenek A
- 2. Tlenek B
- 3. Tlenek C
- 4. Tlenek D
- 1. tlenek amfoteryczny
- 2. tlenek zasadowy
- 3. tlenek obojętny
- 4. tlenek kwasowy
- 5. nadtlenek
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Tlenek A → tlenek zasadowy; Tlenek B → tlenek obojętny; Tlenek C → tlenek amfoteryczny; Tlenek D → tlenek kwasowy
Na₂O to tlenek zasadowy (reaguje z wodą i kwasami). CO to tlenek obojętny (nie reaguje z wodą, kwasami ani zasadami). Al₂O₃ to tlenek amfoteryczny (reaguje z kwasami i zasadami, nie reaguje z wodą). SO₃ to tlenek kwasowy (reaguje z wodą i zasadami).
1.2 Napisz równanie reakcji tlenku A z wodą. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Na₂O + H₂O → 2NaOH
Tlenek sodu to tlenek aktywny, reaguje z wodą tworząc wodorotlenek sodu (silną zasadę).
1.3 Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji tlenku C z nadmiarem wodnego roztworu wodorotlenku potasu, wiedząc, że produktem jest związek kompleksowy, w którym glin przyjmuje liczbę koordynacyjną 4. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Al₂O₃ + 2OH⁻ + 3H₂O → 2[Al(OH)₄]⁻
Al₂O₃ reaguje z zasadami ze względu na swój charakter amfoteryczny. W wodnym roztworze KOH powstaje jon tetrahydroksoglinianowy.

Zadanie 2

Uczeń ma do dyspozycji wodne roztwory następujących substancji: chlorku glinu, wodorotlenku sodu oraz kwasu chlorowodorowego. Jego celem jest doświadczalne wykazanie amfoterycznego charakteru wodorotlenku glinu.

2.1 Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli na otrzymanie wodorotlenku glinu i wykazanie jego amfoterycznych właściwości. W tym celu opisz kolejne czynności wykonane przez ucznia w laboratorium (użyj dostępnych odczynników). (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Czynność 1: Do roztworu chlorku glinu dodajemy kroplami roztwór wodorotlenku sodu aż do momentu wytrącenia białego, galaretowatego osadu. Czynność 2: Otrzymany osad wraz z roztworem dzielimy na dwie probówki. Czynność 3: Do pierwszej probówki dodajemy kwas chlorowodorowy, a do drugiej – nadmiar roztworu wodorotlenku sodu.
Najpierw należy wytrącić osad Al(OH)₃ dodając umiarkowaną ilość NaOH do AlCl₃. Następnie osad należy rozdzielić do dwóch probówek – do jednej dodać kwas, do drugiej nadmiar zasady.
2.2 Oceń prawdziwość podanych zdań dotyczących obserwacji w poprawnie przeprowadzonym doświadczeniu. (1 pkt)
- 1. Po dodaniu roztworu wodorotlenku sodu kroplami do roztworu chlorku glinu obserwuje się wydzielanie bezbarwnego gazu. (P/F)
- 2. Dodanie nadmiaru roztworu wodorotlenku sodu do wytrąconego osadu wodorotlenku glinu skutkuje zanikiem osadu. (P/F)
- 3. Po dodaniu roztworu kwasu chlorowodorowego do wytrąconego osadu wodorotlenku glinu osad pozostaje nierozpuszczony. (P/F)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: 1 – F, 2 – P, 3 – F
Osad wodorotlenku glinu rozpuszcza się zarówno w probówce z kwasem, jak i z zasadą, ponieważ ma charakter amfoteryczny.
2.3 Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu nadmiaru wodorotlenku sodu do probówki z osadem wodorotlenku glinu (przyjmij l. k. glinu = 4). (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻
Al(OH)₃ reaguje z jonami OH⁻, przechodząc w rozpuszczalny kompleks [Al(OH)₄]⁻, co objawia się roztworzeniem osadu.

Ćwicz ten dział z oceną – Premium Załóż darmowe konto