Важнейшие классы неорганических соединений
Учебное пособие для самостоятельной работы Студентов 1 курса технических направлений и Специальностей
Издательство Иркутского государственного технического университета
Составили: Ю.Н. Пожидаев, В.П. Зуева, О.В. Лебедева, З.Н. Топшиноева, Г.М. Белозерова, А.Н. Шабанова. - Иркутск: 2008. 119 c. Пособие включает задачи по наиболее важным разделам курса химии, решение которых способствует усвоению и закреплению изучаемого материала. Разделы имеют краткое теоретическое введение, методические рекомендации по решению типовых задач, задачи для самостоятельного решения. Пособие также включает справочный материал.
Библиогр. 5 назв. Табл. 5.
Рецензент: д-р хим. наук, профессор кафедры химической технологии Иркутского государственного технического университета Н.С. Шаглаева.
Важнейшие классы неорганических соединений Все вещества делятся на простые и сложные. Сложные вещества подразделяются на четыре важнейших класса: оксиды, кислоты, основания, соли. Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Оксиды разделяются на несолеобразующие (N2O, NO, SiO) и солеобразующие. Солеобразующие оксиды по химическим свойствам делятся на основные (Na2O, CaO, MgO), кислотные (CO2, SO3, P2O5, CrO3, Mn2O7) и амфотерные (ZnO, BeO, Al2O3, Cr2O3, PbO, SnO). 1. Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой, образуя щелочи: Na2O + H2O = 2NaOH; CaO + H2O = Ca(OH)2. Кислотные оксиды, взаимодействуя с водой, образуют кислоты: N2O5 + H2O = 2HNO3; SO3 + H2O = H2SO4. 2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды: CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O; MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды: P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O; SO3 + 2KOH = K2SO4 + H2O. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами как основные и с основаниями как кислотные: ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O; ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O. 3. При взаимодействии основных и кислотных оксидов образуются соли: Na2O + CO2 = Na2CO3. Характер оксида определяется природой элемента (металл или неметалл), его местом в периодической системе. Неметаллы образуют кислотные оксиды, металлы же образуют основные, кислотные и амфотерные оксиды. Тип оксида определяется также степенью окисления металла. Проследим за изменением характера высших оксидов элементов III периода периодической системы Д.И.Менделеева: Na2O, MgO Al2O3 SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7 основные амфотерный кислотные Металлы натрий и магний образуют основные оксиды, неметаллы кремний, фосфор, сера, хлор – кислотные. Алюминий стоит в периоде между металлом магнием и неметаллом кремнием, а поэтому должен иметь двойственные (амфотерные) свойства. Переменновалентные металлы образуют различные по характеру оксиды. В низшей степени окисления оксиды имеют основной характер, в высшей - кислотный, в промежуточной – амфотерный. Например:
2Ca + O2 = 2CaO; 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2; Cu(OH)2 = CuO + H2O. Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка (H2SO4, HNO3, HCl). Кислоты взаимодействуют: 1. С основаниями с образованием соли и воды: 2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O. 2. С основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды: 2HCl + BaO = BaCl2 + H2O; H2SO4 + ZnO = ZnSO4 + H2O. 3. С солями с образованием новой соли и новой кислоты: H2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 ↓+ 2HNO3. 4. С металлами. Металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода, вытесняют его из разбавленных кислот, исключая HNO3: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Одним из способов получения кислот является взаимодействие кислотного оксида с водой: P2O5 + 3H2O = 2H3PO4. Основания – сложные вещества, состоящие из атомов металла, связанных с одной или несколькими гидроксильными группами (NaOH, KOH, Cu(OH)2, Fe(OH)3). Основания взаимодействуют: 1. С кислотами с образованием соли и воды: 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O. 2. С кислотными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды: 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O; 2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O. 3. С солями с образованием новой соли и нового основания: 2NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2↓ Гидроксиды металлов, которые взаимодействуют с кислотами и щелочами, называют амфотерными. К ним относятся: Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Be(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2. Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O; Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4] Растворимые в воде основания (щелочи) получают взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ BaO + H2O = Ba(OH)2. Нерастворимые в воде и амфотерные основания получают реакцией обмена: FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KCl; ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4. Соли – это продукты замещения водорода в кислоте на металл или гидроксильной группы в основании на кислотный остаток. Соли бывают средние, кислые, основные. Средние соли ( K2SO4, Na3PO4, MgCl2) – это продукты полного замещения водорода в кислоте на металл: 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O. Кислые соли (KHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4) – это продукты неполного замещения водорода в кислоте на металл: KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O. Основные соли (MgOHCl, (CuOH)2CO3, FeOHCl2) – это продукты неполного замещения гидроксильной группы в основании на кислотный остаток: Mg(OH)2 + HCl = MgOHCl + H2O. Средние соли получают: 1. Взаимодействием металла неметаллом: Fe + S = FeS. 2. Взаимодействием металла с кислотой: Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2↑. 3. Взаимодействием металла с солью: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + H2O. 4. Взаимодействием основного оксида с кислотой: MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O. 5. Взаимодействием кислотного оксида с основанием: SO3 + 2KOH = K2SO4 + H2O. 6. Взаимодействием основного и кислотного оксида: BaO + N2O5 = Ba(NO3)2. 7. Взаимодействием основания с кислотой (реакция нейтрализации): NaOH + HCl = NaCl + H2O. 8. Взаимодействием кислоты с солью: H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓+ 2HCl. 9. Взаимодействием основания с солью: 2KOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + K2SO4. 10. Взаимодействием между солями: Ca(NO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaNO3.
|
