2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2 + 6NaCl,

2Fe3+ + 3CO32– + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2.

Занятие № 9. Амфотерные соединения

Приведённые ниже опыты проводились при объяснении нового материала в изучении темы «Амфотерные оксиды и гидроксиды» у учеников 9-х классов (см. тематическое планирование для 9 класса, урок 3). Использовался теоретический материал учебника 9 класса О. С. Габриеляна Химия-9 [10], методическое пособие для учителя [9], настольная книга для учителя [6], рабочая тетрадь [11].

Цель работы: используя проблемный эксперимент, дать понятие об амфотерности оксидов и гидроксидов металлов и особенностях их химических свойств.

Форма проведения эксперимента: фронтальная (демонстрационный эксперимент)

Оборудование и реактивы:

Ход работы:

Проведение работы начинают с эвристической беседы.

Учитель: приведите классификацию простых веществ, оксидов, гидроксидов.

Ученик: простые вещества: металлы и неметаллы; оксиды: оксиды неметаллов (кислотные) и оксиды металлов (основные); гидроксиды: гидроксиды металлов и кислородсодержащие кислоты (гидроксиды неметаллов).

Учитель: предложите соответствующие друг другу химические формулы представителей простых веществ, оксидов и гидроксидов (для дальнейшего обсуждения учитель выбирает те соединения, которые необходимы ему для работы)

Ученик: простые вещества: металлы – Na, Ca, Zn, Fe, Al, Cr; неметаллы: S, O2, N2, Cl2; оксиды: основные – Na2О, CaО, ZnО, FeО, Fe2О3, Al2О3, Cr2О3, CrО; кислотые – SО3, SО2, N2О5, Cl2О7; гидроксиды: металлов – NaОН, Ca(ОН)2, Zn(ОН)2, Fe(ОН)2, Fe(ОН)3, Al(ОН)3, Cr(ОН)2, Cr(ОН)3 ; неметаллов – Н2SО4, Н2SО3, НNО3, НClО4, HCl.

Учитель: составьте возможные уравнения реакций между веществами: Ca, Zn, Al; CaО, ZnО, Al2О3; SО3; Ca(ОН)2, Zn(ОН)2, Al(ОН)3, Н2SО4

Ученик: Са + SО3→ ; Са + Н2SО4→ ; Zn + SО3→ ; Zn + Н2SО4→ ; Al + SО3→ ; Al + Н2SО4→ ; и т.д.

Учитель: учитель все предложенные вами реакции вписываются в правило, что вещества металлической природы реагируют с веществами неметаллической природы. Получим некоторые из этих гидроксидов и подтвердим это утверждение реакциями с мерной кислотой.

Опыт 1. Получение гидроксида кальция и опыты с ним

Учитель получает гидроксид кальция взаимодействием хлорид кальция, приливая по каплям гидроксид натрия, обращая внимание при этом, что избыток щёлочи приводит к увеличению объёма осадка. Затем проводит реакцию полученного осадка с раствором серной кислоты. Учащиеся записывают уравнения.

Ученик:

СaCl2 + 2NaOH → Ca(ОН)2 ↓+ 2NaCl;

Ca(ОН)2 ↓+ Н2SО4 → CaSО4 + 2Н2О;

Ca(ОН)2 ↓+ NaOH ≠

Опыт 2. Получение гидроксида цинка и гидроксида алюминия и опыты с ними

Учитель получает гидроксид цинка взаимодействием хлорид цинка, приливая по каплям гидроксид натрия, обращая внимание на получаемый осадок, затем учитель целенаправленно приливает избыток щелочи.

Ученик: осадок растворился. Уравнение реакции получения гидроксида цинка:

ZnCl2 + 2NaOH → Zn(ОН)2 ↓+ 2NaCl;

Учитель: проведём реакцию получения гидроксида алюминия: учитель получает гидроксид алюминия взаимодействием хлорид алюминия, приливая по каплям гидроксид натрия, обращая внимание на получаемый осадок.

Ученик: предлагает приливать щёлочь осторожно, чтобы провести реакцию с серной кислотой, подтвердив их предположение. Составляет уравнение реакции получения гидроксида алюминия: AlCl3 + 3NaOH → Al(ОН)3 ↓+ 3NaCl

Учитель: во время из беседы приливает избыток щелочи, что опять приводит к растворению осадка гидроксида алюминия.

О чём говорит признак растворение осадка в других ранее изученных процессах?

Ученик: следовательно, происходит химическая реакция

Учитель: добавление какого вещества приводит к растворению осадка гидроксидов цинка и алюминия

Ученик: гидроксида натрия

Учитель: ранее мы не встречались с подобными реакциями при которых гидроксид металла реагирует с гидроксидом другого металла. Составим уравнение реакции, с получением комплексной соли (дать только понятие о комплексных солях):

Zn(ОН)2 ↓+ 2NaOH → Na2[Zn(ОН)4] (раствор)

Al(ОН)3 ↓+ NaOH → Na[Al(ОН)4] (раствор)

Учитель: постараемся получить эти гидроксиды аккуратно, по каплям добавляя гидроксид натрия. Мы ещё не подтвердили ранее изученное свойство: способность гидроксидов металлов реагировать с кислотами. Вероятно, что если гидроксиды цинка и алюминия способны реагировать со щелочами, то они не реагируют с кислотами?

Учитель проводит реакцию гидроксидов цинка и алюминия с серной кислотой.

Ученик: осадки растворились.

Zn(ОН)2 ↓+ Н2SО4 → ZnSО4 + 2Н2О;

2Al(ОН)3 ↓+ 3Н2SО4 → Al2(SО4)3 + 6Н2О

Учитель: такая способность гидрокисидов цинка и алюминия взаимодействовать и с растворами кислот и с растворами щелочей, характерна и для их оксидов и алюминия и цинка – простых веществ. Это свойство – амфотерность. Записывают определение в тетрадь.

Учитель: проанализируем результаты других опытов:

Опыт 3. Получение гидроксида хрома (II) и (III) и изучение их свойств

Учитель получает гидроксид хрома (II) взаимодействием хлорида хрома (II), приливая по каплям гидроксид натрия, обращая внимание при этом, что избыток щёлочи приводит к увеличению объёма осадка. Затем проводит реакцию полученного осадка с раствором серной кислоты. Учащиеся записывают уравнения.

Ученик:

CrCl2 + 2NaOH → Cr(ОН)2 ↓+ 2NaCl;

Cr(ОН)2 ↓+ Н2SО4 → CrSО4 + 2Н2О;

Cr(ОН)2 ↓+ NaOH ≠

Учитель получает гидроксид хрома (III) взаимодействием хлорида хрома (III) и по каплям приливаемого гидроксида натрия. Учитель обращает внимание на получаемый осадок, затем учитель пробует прилить избыток щелочи.

Ученик: осадок растворился. Уравнение реакции получения гидроксида хрома (III):

CrCl3 + 3NaOH → Cr(ОН)3 ↓+ 3NaCl;

Учитель: таким образом, гидроксид хрома (II) ведёт себя в растворе так же как гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, т.е. обладает основными свойствами. А гидроксид хрома (III) проявляет амфотерные свойства.

Сr(ОН)3 ↓+ 3NaOH → Na3[Cr(ОН)6] (раствор)

Опыт 4. Получение гидроксида железа (II) и (III) и изучение их свойств

Учитель получает гидроксид железа (II) взаимодействием хлорид железа (II), приливая по каплям гидроксид натрия, обращая при этом внимание, что избыток щёлочи приводит к увеличению объёма осадка. Затем проводит реакцию полученного осадка с раствором серной кислоты. Учащиеся записывают уравнения.

Ученик:

FeCl2 + 2NaOH → Fe(ОН)2 ↓+ 2NaCl;

Fe(ОН)2 ↓+ Н2SО4 → FeSО4 + 2Н2О;