Wodorotlenki brzmią jak najnudniejszy dział świata: metal, grupa OH i tyle. Ale to właśnie tutaj matura lubi schować małe pułapki, czyli otrzymywanie z dziwnych substratów, charakter amfoteryczny albo obliczenie pH z iloczynu rozpuszczalności. Wziąłem cztery zadania, w których trzeba coś naprawdę wykombinować, a nie tylko dopisać OH. Lecimy.
Cztery zadania, w których OH robi robotę
Węglik berylu o wzorze Be2C tworzy ceglastoczerwone, bardzo twarde kryształy. W reakcji z wodą powstaje wodorotlenek berylu oraz najprostszy węglowodór z grupy alkanów o masie molowej 16 g/mol. Zapisz równanie tej reakcji.
Pokaż rozwiązanie
Zaczynamy od rozszyfrowania drugiego produktu. Wiadomo, że to węglowodór (czyli tylko węgiel i wodór) o masie 16 g/mol. Odejmujemy masę jednego atomu węgla: 16 − 12 = 4, co odpowiada czterem atomom wodoru. Wzór związku to więc CH4 (metan) i ma to sens, bo wartościowość węgla to IV, a wodoru I, reguła krzyżowa gra.
Teraz układamy równanie. Woda dostarcza grupy OH dla berylu i wodoru dla węgla:
Sprawdzamy: Be po 2, C po 1, po lewej 4 tleny i 8 wodorów, po prawej też 4 tleny i 8 wodorów (4 w dwóch grupach OH plus 4 w metanie). Gra.
Wodorotlenek sodu jest jednym z produktów reakcji siarczku sodu z wodą w obecności tlenu z powietrza. Drugim produktem jest tiosiarczan sodu o wzorze Na2S2O3. Zapisz to równanie w postaci cząsteczkowej oraz jonowej skróconej.
Pokaż rozwiązanie
Substraty to Na2S, O2 i H2O, produkty to Na2S2O3 i NaOH. W tiosiarczanie są dwa atomy siarki, więc na dwie cząsteczki Na2S przypadnie jedna cząsteczka soli. Dobieramy resztę tak, żeby zgadzały się tleny i wodory:
Kontrola: Na po 4, S po 2, O po lewej 4 + 1 = 5 i po prawej 3 + 2 = 5, H po 2. Teraz forma jonowa skrócona, w której skreślamy jony sodu (są po obu stronach):
Ładunek po lewej 2·(−2) = −4, po prawej −2 + 2·(−1) = −4. Zgadza się.
Zapisz równania reakcji, w których otrzymasz wodorotlenek wapnia, wychodząc z: (a) wapnia metalicznego, (b) tlenku wapnia, (c) azotku wapnia Ca3N2, (d) wodorku wapnia, (e) węgliku wapnia CaC2 (drugim produktem jest acetylen C2H2). Wskaż, które reakcje są procesami redoks.
Pokaż rozwiązanie
Pięć razy ten sam pomysł: woda oddaje grupy OH dla wapnia, a to, co zostaje z wodoru, wychodzi jako gaz albo łączy się z drugim niemetalem.
(b) CaO + H2O → Ca(OH)2
(c) Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3
(d) CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
(e) CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Które są redoks? Patrzymy, gdzie zmieniają się stopnie utlenienia. W (a) wapń idzie z 0 na +II, a wodór z +I na 0, więc redoks. W (d) wodorek ma wodór na −I, część wodoru idzie na 0 (gaz), a część wodoru z wody z +I na 0, też redoks. W (c) azot zostaje na −III, wapń na +II, wodór na +I: żadnych zmian, nie redoks. Tak samo (b) i (e) to zwykłe reakcje bez zmiany stopni utlenienia.
Iloczyn rozpuszczalności wodorotlenku miedzi(II) wynosi Kso = 1,0·10−16. Oblicz pH nasyconego roztworu Cu(OH)2 w wodzie.
Pokaż rozwiązanie
Rozpuszczanie osadu to równowaga:
Oznaczmy rozpuszczalność jako x. Wtedy [Cu2+] = x, a [OH−] = 2x (bo z jednej cząsteczki lecą dwie grupy OH). Wstawiamy do wyrażenia na stałą:
Stąd 4x3 = 1,0·10−16, czyli x3 = 2,5·10−17 i x = 2,92·10−6 mol/dm3.
Teraz stężenie jonów wodorotlenowych: [OH−] = 2x = 5,84·10−6 mol/dm3. Liczymy pOH = −log(5,84·10−6) = 5,23, a więc pH = 14 − 5,23 = 8,77.
Amfoteryczne gwiazdy czekają
Zn(OH)2 i Al(OH)3 raz reagują z kwasem, raz z zasadą. Bez ściemy da się to ogarnąć.
W kursie masz cały dział wodorotlenków rozłożony na czynniki pierwsze: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Otrzymywanie, charakter chemiczny, amfoteryczność i obliczenia, krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o wodorotlenkach. W kursie jest ich znacznie więcej: otrzymywanie różnymi metodami, wodorotlenki amfoteryczne, reakcje strąceniowe i cały zestaw zadań maturalnych z tego działu.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.