ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. Найти iPhone Вы можете использовать функцию Найти iPhone, чтобы помочь обнаружить местонахождение любого потерянного устройства
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (2012)
Цель работы – ознакомление с важнейшими классами неорганических соединений: оксидами, гидроксидами, солями, способами их получения и свойствами.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ На сегодняшний день известно около 300 тысяч неорганических соединений. Их можно разделить на три важнейших класса: оксиды, гидроксиды и соли. ОКСИДЫ – продукты соединения элементов с кислородом. Оксиды можно получить реакцией соединения элемента с кислородом: 2Mg + O2 = MgO, 4P + 5O2 = 2 P2O5 или реакцией разложения сложного вещества: CaCO3 = CaO + CO2, 2 Zn(NO3)2 = 2 ZnO + 4 NO2 + O2. Различают солеобразующие и несолеобразующие оксиды, а также пероксиды. Солеобразующие оксиды подразделяют на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образуют щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), щелочно-земельные металлы (Mg, Ca, Sr, Ba) и металлы с переменной степенью окисления, расположенные в побочных подгруппах ПТМ в своих низших степенях окисления +1, +2 (например:Zn, Cd, Hg, Cr, Mn и др.). Их гидроксиды являются основаниями. Хорошо растворимые в воде основания щелочных металлов называются щелочами. Они могут быть получены при растворении в воде соответствующих оксидов, например: Na2O + H2O = 2NaOH Гидроксиды (основания) щелочно-земельных металлов (Mg, Ca, Sr, Ba) также образуются при растворении в воде соответствующих оксидов однако, все они, кроме гидроксида бария Ba(OH)2, являются мало- или труднорастворимыми. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами с образованием солей: CaO + CO2 = CaCO3; CuO + 2 HCl = CuCl2 + H2O. Кислотные оксиды образуют неметаллы (B, C, N, P, S, Cl и др.), а также металлы с переменной степенью окисления, расположенные в побочных подгруппах ПТМ, в своих высших степенях окисления +5, +6, +7 (например: V, Cr, Mn и др.). Гидратами кислотных оксидов являются кислоты, которые могут быть получены при взаимодействии кислотных оксидов с водой: SO3 + H2O = H2SO4 Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами и основаниями: SO2 + Na2O = Na2SO3; N2O5 + 2 NaOH = 2 NaNO3 + H2O. Амфотерные оксиды образуют металлы главных подгрупп ПТМ (например: Al3+, Sn2+, Pb2+ и др.) и металлы с переменной степенью окисления, расположенные в побочных подгруппах ПТМ, в средних степенях окисления +3, +4 (Cr, Mn, и др.). Их гидроксиды (гидраты) проявляют как основные, так и кислотные свойства. Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами, так и с основаниями: Cr2O3 + 6 HCl = 2 CrCl3 + 3 H2O; Cr2O3 + 2 NaOH = 2 NaCrO2 + H2O . Несолеобразующих оксидов немного (например, CO, NO, N2O), они не образуют солей ни с кислотами, ни с основаниями.
Пероксиды - производные перекиси водорода (H2O2). Пероксиды щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) относятся к солям пероксида водорода. В них атомы кислорода связаны между собой ковалентной связью (например, K2O2: K– O – O –K) и легко разлагаются с отщеплением атомарного кислорода, поэтому пероксиды являются сильными окислителями
ГИДРОКСИДЫ – продукты соединения вные гидроксиды (основания), кислотныеоксидов с водой. Различают осно гидроксиды (кислоты) и амфотерные гидроксиды (амфолиты). Основные гидроксиды (основания) в растворе диссоциируют на ионы металла и гидроксид – ионы: NaOH ↔ Na + + OH ‾. Кислотность основания определяется числом гидроксид-ионов OH‾,которые называют функциональными группами оснований. По числу функциональных групп различают однокислотные (например: NaOH), двухкислотные (например:Ca(OH)2), трехкислотные (например:Al(OH)3) основания. Многокислотные основания диссоциируют ступенчато: Ca(OH)2 ↔ (CaOH)+ + OH ‾, (CaOH)+ ↔ Ca2+ + OH ‾. Водные растворы хорошо растворимых оснований (щелочей) изменяют окраску индикаторов. В щелочных растворах фиолетовый лакмус синеет, бесцветный фенолфталеин становится малиновым, метиловый оранжевый – желтым. Основания реагируют с кислотами, образуя соли и воду: NaOH + HCl = NaCl + H2O. Если основание и кислота взяты в эквимолярных отношениях, то среда становится нейтральной, а такая реакция называется реакцией нейтрализации. Многие нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются: Cu(OH)2 = CuO + H2O. Щелочи получают растворением оксидов в воде: K2O + H2O = 2 KOH. Нерастворимые в воде основания можно получить действием щелочей на растворимые соли металлов: CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4. Кислотные гидроксиды (кислоты) диссоциируют на ионы водорода Н+ (точнее ионы гидроксония Н3О+) и кислотный остаток: HCl ↔ H+ + Cl ‾. Основность кислоты определяется числом ионов водорода, которые называют функциональными группами для кислоты, например: HCl – одноосновна, H2SO4, - двухосновна, H3PO4 – трехосновна. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато: H2SO3 ↔ Н + + HSO3‾; HSO3‾ ↔ Н + + SO3‾. Различают кислотыбескислородные (HCl, HI, H2S, HCN и др.) и кислородсодержащие (HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4 и др.). В растворах кислот лакмус становится красным, метиловый оранжевый – розовым, фенолфталеин остается бесцветным. Кислоты получают растворением кислотных оксидов в воде: P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4 или по реакции обмена соли с кислотой: Ca3(PO4)2 + 3 H2SO4 = 3 CaSO4 + 2 H3PO4. Амфотерные гидроксиды (а мфолиты) представляют собой гидроксиды, проявляющие в реакциях как основные, так и кислотные свойства. К ним относятся Be (OH)2, Al (OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3 и др. Амфотерные гидроксиды реагируют с основаниями как кислоты, с кислотами – как основания: Сr(OH)3 + 3 HCl = CrCl3 + 3 H2O; Сr(OH)3 + 3 NaOH = Na3[Cr(OH)6]. СОЛИ при диссоциации образуют ионы (катионы) металлов (или ион аммония NH4+) и ионы (анионы) кислотных остатков: Na2SO4 ↔ 2 Na+ + SO4 2 ‾, NH4NO3 ↔ NH4+ + NO3‾. Различают средние, кислые и основные соли. Средние соли можно рассматривать как продукты полного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла или гидроксогрупп основания кислотными остатками: NaCl, K2SO4, AlPO4. H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2H2O KOH + HNO3 = KNO3 + H2O Средние соли диссоциируют на катионы металла и анионы кислотных остатков: AlPO4 ↔ Al 3+ + PO4 3 ‾. Кислые соли (гидросоли) являются продуктами неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот атомами металла: NaHSO4, Al (H2PO4)3, KHCO3^ H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O Диссоциация кислой соли выражается уравнением: Al(H2PO4)3 ↔ Al 3+ + 3 (H2PO4)‾. Анион (H2PO4)‾ дальнейшей диссоциации подвергается в незначительной степени. вные солиОсно (гидроксосоли) являются продуктами неполного замещения гидроксогрупп многокислотного основания на кислотные остатки: AlOHSO4, MgOHCl, (CuOH)2SO4. Mg(OH)2 + HCI = MgOHCI + H2O Диссоциация основной соли выражается уравнением: AlOHSO4 ↔ (AlOH) 2 + + SO4 2‾. Катион (AlOH)2+ дальнейшей диссоциации подвергается в незначительной степени. Средние соли могут быть получены многими способами: соединением металла и неметалла: 2 Na + Cl2 = 2 NaCl; соединением основного и кислотного оксидов: CaO + CO2 = CaCO3; вытеснением активным металлом водорода или менее активного металла: Zn + 2 HCl = H2 + ZnCl2, Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu; реакцией нейтрализации: NaOH + HCl = NaCl + H2O; реакцией обмена: Ba(NO3)2+ Na2SO4 = BaSO4 + 2 NaNO3 и др. Кислые соли могут быть получены в кислой среде: NaOH + H2SO4 (избыток) = NaHSO4 + H2O; Na3PO4 + 2 H3PO4 (избыток) = 3 NaH2PO4. Основные соли могут быть получены в щелочной среде: H2SO4 + 2 Cu(OH)2 (избыток) = (CuOH)2 SO4 + Na2SO4, 2 CuSO4 + 2 NaOH(недостаток) = (CuOH)2 SO4 + Na2SO4 Кислые соли при избытке щелочи и основные соли при избытке кислоты переходят в средние соли: NaHSO4 + NaOH (избыток) = Na2SO4 + H2O, (CuOH)2 SO4 + H2SO4 (избыток) = 2 CuSO4 + 2 H2O. Для многих металлов характерны комплексные соединения, которые диссоциируют в растворе как сильные электролиты, образуя устойчивые комплексные ионы: CuSO4 + 8NH4OH (избыток) = [Cu (NH3)4](OH)2 + [Cu (NH3)4] SO4 + 8 H2O. Степень диссоциации комплексных соединений незначительна: [Cu (NH3)4](OH)2 ↔ [Cu (NH3)4] 2+ + 2 OH‾ [Cu (NH3)4] SO4 ↔ [Cu (NH3)4] 2+ + SO 42‾ Комплексные соединения многих d – металлов окрашены, что позволяет их использовать в аналитической практике для обнаружения ионов металлов. . Существуют также двойные соли, образованные разными металлами и одним кислотным остатком (KAl(SO4)2) и смешанные, образованные одним металлом и разными кислотными остатками (CaClOCl). осно́вный или кислотный.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ОКСИДОВ
|
