W jaki sposób zbadasz reaktywność następujących tlenków: ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$, ${\text{SiO}}_2$, $\text{BaO}$, ${\text{Na}}_2\text{O}$, ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$ oraz $\text{ZnO}$ z wodnym roztworem $\text{NaOH}$? Czy wszystkie tlenki reagują z wodnym roztworem wodorotlenku sodu? Wśród sprzętu laboratoryjnego oraz odczynników chemicznych znajdują się te niezbędne do przeprowadzenia eksperymentu. Zaplanuj eksperyment chemiczny oraz przeprowadź go. Uzupełnij dziennik znajdujący się poniżej, a następnie rozwiąż zadania.

Analiza eksperymentu:

Badanie zachowania wybranych tlenków wobec zasad.

Problem badawczy:

Tlenki, o jakim charakterze chemicznym reagują z wodnym roztworem wodorotlenku sodu?

Hipoteza:

Z wodnym roztworem wodorotlenku sodu reagują jedynie tlenki amfoteryczne i kwasowe.

Sprzęt laboratoryjny:

• sześć probówek – podłużne U- kształtne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• sześć łyżeczek – długie trzonki wykonane ze szkła, porcelany lub metalu, zakończone z jednej strony łyżeczką;

• statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki;

• sześć szklanych pręcików – czyli szklanych bagietek, które stanowią pręty laboratoryjne, służące do mieszania.

Odczynniki chemiczne:

wodorotlenek sodu $\mathrm{NaOH}$ o stężeniu $4$ mole na decymetr sześcienny; tlenek krzemu($\text{IV}$) ${\text{SiO}}_2$; tlenek baru $\text{BaO}$; tlenek fosforu($\text{V}$) ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$; tlenek sodu ${\text{Na}}_2\text{O}$; tlenek glinu ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$; tlenek berylu $\text{BeO}$; uniwersalny papierek wskaźnikowy; alkoholowy roztwór fenoloftaleiny.

Przebieg eksperymentu:

1. Przygotowanie $15$ centymetrów sześciennych roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu $4$ mole na decymetr sześcienny.

2. Dodanie pięciu kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

3. Wsypanie do sześciu probówek, ustawionych w statywie, kolejno po łyżeczce tlenku: ($1$) ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$, ($2$) ${\text{SiO}}_2$, ($3$) $\text{BaO}$, ($4$) ${\text{Na}}_2\text{O}$, ($5$) ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$, ($6$) $\text{ZnO}$.

4. Do każdej probówki dodano po dwa centymetry sześcienne przygotowanego roztworu wodorotlenku sodu.

5. Zawartość probówek wymieszano za pomocą szklanych bagietek, probówki z tlenkami: krzemu, cynku oraz gliny dodatkowo ogrzano w płomieniu palnika.

Obserwacje:

W probówkach $1$ i $2$ – tlenki roztwarzają się, malinowy roztwór odbarwia się. W probówkach ($3$), ($4$) – tlenki roztwarzają się, malinowy kolor roztworu nie zmienia się. W probówkach $5$ i $6$ – tlenki roztwarzają się, malinowy roztwór odbarwia się.

Wyniki:

Tlenki ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$, ${\text{SiO}}_2$, ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$, $\text{ZnO}$ reagują z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Tlenki ${\text{Na}}_2\text{O}$ oraz $\text{BaO}$ nie reagują z wodnym roztworem wodorotlenku sodu.

Wnioski:

Tlenki o charakterze kwasowym (${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$, ${\text{SiO}}_2$) i amfoterycznym (${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$, $\text{ZnO}$) ulegają reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku sodu, który wykazuje charakter zasadowy. W wyniku tych reakcji dochodzi do neutralizacji pH roztworu (zmiana koloru roztworu z fenoloftaleiną na bezbarwny). Tlenki zasadowe, takie jak ${\text{Na}}_2\text{O}$ oraz $\text{BaO}$, nie ulegają reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku sodu i nie dochodzi do zmiany odczynu roztworu (kolor roztworu pozostał malinowy. Tlenki te uległy roztworzeniu w wyniku reakcji z wodą obecną w roztworze wodorotlenku sodu. Hipoteza została potwierdzona.

Równania reakcji chemicznych:

1. ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}+12 \text{NaOH}\to 4 {\text{Na}}_3{\text{PO}}_4+6 {\text{H}}_2\text{O}$

2. ${\text{SiO}}_2+2 \text{NaOH}\to {\text{Na}}_2{\text{SiO}}_3+{\text{H}}_2\text{O}$

3. $\text{BaO}+\text{NaOH}\to$ brak reakcji

4. ${\text{Na}}_2\text{O}+\text{NaOH}\to$ brak reakcji

5. ${\text{Al}}_2{\text{O}}_3+2 \text{NaOH}+3 {\text{H}}_2\text{O}\to 2 \text{Na}\left(\text{Al}{\left(\text{OH}\right)}_4\right)$

6. $\text{ZnO}+2 \text{NaOH}+{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{Na}}_2\left(\text{Zn}{\left(\text{OH}\right)}_4\right)$