§7.5. Химические свойства воды
Давайте вспомним уже известные нам реакции, в которых участвует вода. Для этого напишем уравнения встречавшихся ранее реакций и систематизируем их. Оказывается, вода – весьма активное в химическом отношении вещество.
1) Вода реагирует со многими металлами с выделением водорода:
2Li + 2H2O = H2 + 2LiOH (достаточно активно)
2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурно)
2K + 2H2O = H2 + 2KOH (очень бурно)
3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (только при нагревании)
Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.
Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:
C + H2O = H2 + CO (при сильном нагревании)
CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (при сильном нагревании)
2) Вода разлагается на водород и кислород при действии электрического тока. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем:
3) Вода реагирует со многими оксидами
неметаллов. В отличие от предыдущих, эти реакции не окислительно-восстановительные, а реакции соединения:
SO2 |
+ |
H2O |
= |
H2SO3 |
сернистая кислота |
SO3 |
+ |
H2O |
= |
H2SO4 |
серная кислота |
CO2 |
+ |
H2O |
= |
H2CO3 |
угольная кислота |
4) Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой. Примеры таких реакций мы уже встречали:
CaO |
+ |
H2O |
= |
Ca(OH)2 |
гидроксид кальция (гашеная известь) |
Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Мы уже встречались с такими оксидами. Это ZnO, TiO
2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.5) Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты. Если гидрат кристаллический, то он называется кристаллогидратом. Например:
CuSO4 |
+ |
5 H2O |
= |
CuSO4.5H2O |
вещество белого цвета (безводный сульфат меди) |
кристаллогидрат (медный купорос ), синие кристаллы |
Приведем другие примеры образования гидратов:
H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (гидрат серной кислоты)
NaOH + H2O = NaOH.H2O (гидрат едкого натра)
Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.
6) Особая реакция воды – синтез растениями крахмала (C6H10O5)n и других подобных соединений (углеводов), происходящая с выделением кислорода:
6n CO2 + 5n H2O = (C6H10O5)n + 6n O2 (при действии света)
Таким образом, почти все важнейшие химические реакции воды уже встречались нам в предыдущих параграфах.
Задачи
7.10. Сколько граммов воды потребуется для превращения всего оксида серы (VI), полученного из 64 г серы, в серную кислоту? Сколько при этом получится серной кислоты?
7.11. Напишите уравнения реакций следующих превращений: Ca ® CaH2 ® Ca(OH)2 .
7.12. Безводный хлорид кальция CaCl
2 в количестве 11,1 г растворили в воде. Затем раствор упарили, а выделившиеся кристаллы высушили на воздухе. Их масса составила 18,3 г. Напишите формулу образовавшегося кристаллогидрата.** 7.13
(НГУ). Определите число молекул кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата алюминия Al2(SO4)3× nH2O, если в 6,66 г этого соединения содержится 1,806× 1023 атомов кислорода._________________