Условие задачи

Что такое амфотерность? Приведите примеры амфотерных оксидов и гидроксидов. Запишите уравнения химических реакций, иллюстрирующие их свойства, в молекулярной и ионной формах.

Решение

Ниже приведено подробное решение задачи по неорганической химии с использованием понятий амфотерности, баланса реакций и представления уравнений в молекулярной и ионной формах.

──────────────────────────────
1. Определение амфотерности

Амфотерностью называется способность вещества реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Такие соединения могут вести себя как кислоты (отдавая протон или акцептируя электронную пару) или как основания (принимая протон или отдавая электронную пару) в зависимости от условий реакции.

──────────────────────────────
2. Примеры амфотерных оксидов и гидроксидов

А. Амфотерные оксиды:
• Оксид алюминия (Al₂O₃)
• Оксид цинка (ZnO)
(Иногда также приводят оксид олова(II) SnO или оксид свинца(II) PbO, однако наиболее известны первые два)

Б. Амфотерные гидроксиды:
• Гидроксид алюминия (Al(OH)₃)
• Гидроксид цинка (Zn(OH)₂)

──────────────────────────────
3. Реакции, иллюстрирующие амфотерные свойства

Ниже представлены реакции для примера с оксидом алюминия и гидроксидом алюминия.

──────────────────────────────
3.1. Оксид алюминия (Al₂O₃)

• Реакция с кислотой (например, с соляной кислотой):

Молекулярная форма:
Al₂O₃ + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H₂O

Ионная форма (учитываем, что HCl диссоциирует полностью):
Al₂O₃ + 6 H⁺ → 2 Al³⁺ + 3 H₂O
(а анионы Cl⁻ остаются «зрителями»)

• Реакция с основанием (например, с гидроксидом натрия, NaOH):

Молекулярная форма:
Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄]

Ионная форма:
Al₂O₃ + 2 OH⁻ + 3 H₂O → 2 [Al(OH)₄]⁻
(в присутствии Na⁺ можно считать, что образуется соль Na[Al(OH)₄])

──────────────────────────────
3.2. Гидроксид алюминия (Al(OH)₃)

• Реакция с кислотой (например, с соляной кислотой):

Молекулярная форма:
Al(OH)₃ + 3 HCl → AlCl₃ + 3 H₂O

Ионная форма:
Al(OH)₃ + 3 H⁺ → Al³⁺ + 3 H₂O

• Реакция с основанием (например, с гидроксидом натрия, NaOH):

Молекулярная форма:
Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Ионная форма:
Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻

──────────────────────────────
4. Дополнительный пример с оксидом цинка (ZnO) и гидроксидом цинка (Zn(OH)₂)

А. Оксид цинка (ZnO)

• Реакция с кислотой (например, с соляной кислотой):

Молекулярная форма:
ZnO + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂O

Ионная форма:
ZnO + 2 H⁺ → Zn²⁺ + H₂O

• Реакция с основанием (например, с NaOH):

Молекулярная форма:
ZnO + 2 NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]

Ионная форма:
ZnO + 2 OH⁻ + H₂O → [Zn(OH)₄]²⁻

Б. Гидроксид цинка (Zn(OH)₂)

• Реакция с кислотой:

Молекулярная форма:
Zn(OH)₂ + 2 HCl → ZnCl₂ + 2 H₂O

Ионная форма:
Zn(OH)₂ + 2 H⁺ → Zn²⁺ + 2 H₂O

• Реакция с основанием:

Молекулярная форма:
Zn(OH)₂ + 2 NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]

Ионная форма:
Zn(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Zn(OH)₄]²⁻

──────────────────────────────
5. Вывод

Амфотерные соединения, такие как оксид алюминия и гидроксид алюминия (а также примеры с цинком), способны реагировать как с кислотами, так и с основаниями. При взаимодействии с кислотами происходит растворение с образованием соответствующих солей и воды, а при взаимодействии с основаниями — образование комплексных анионов, что иллюстрирует их двойственную природу.

Таким образом, мы ознакомились с понятием амфотерности, привели примеры амфотерных оксидов (Al₂O₃, ZnO) и гидроксидов (Al(OH)₃, Zn(OH)₂), а также записали реакции в молекулярной и ионной формах.