Задачи для самостоятельного решения. 22. Вычислить сколько литров кислорода (н.у.) и сколько граммов сульфида цинка потребуется для получения 8,1 г оксида цинка по реакции: ZnS + O2 → ZnO +

22. Вычислить сколько литров кислорода (н.у.) и сколько граммов сульфида цинка потребуется для получения 8,1 г оксида цинка по реакции: ZnS + O₂ → ZnO + SO₂.

23. Вычислить, из какого количества (г) воды образуется при её электролитическом разложении 96 г кислорода (н.у.).

24. При растворении магния в соляной кислоте образовалось 36 г хлорида магния. Сколько было взято магния? Сколько граммов соляной кислоты потребовалось?

25. При синтезе аммиака израсходовано 2,24 л азота (н.у.). Сколько аммиака при этом может быть получено?

26. Сколько литров водорода (н.у.) потребуется для восстановления металла из 120 г MoO₃?

27. При сжигании 3 кг каменного угля получилось 5,3 м³ СО₂ (н.у.). Сколько процентов по массе содержал уголь?

28. Сколько тонн железа можно получить из 1200 т железной руды, содержащей

80 % Fe₃O₄?

29. Для получения в лаборатории СО₂ по реакции: CaCO₃+HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂, было взято 50 г мрамора, содержащего 96 % карбоната кальция. Сколько литров СО₂ (н.у.) при этом получится?

30. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 14 г СаО и 32 г HNO₃?

31. Сколько граммов соли образуется при взаимодействии 8,55 г Ba(OH)₂ и 3,75 г HCl.

32. Вычислить, какое количество цинка и 20 %-ной соляной кислоты потребуется для получения 56 л водорода (н.у.).

33. Сколько килограммов 20 %-ной фосфорной кислоты можно получить из 200 кг фосфорита, содержащего 70 % Ca₃(PO₄)₂ по уравнению:

Ca₃(PO₄)₂+H₂SO₄→ H₃PO₄+ CaSO₄.

 

Глава 2. Классификация и номенклатура неорганических соединений

Все вещества по составу классифицируют на простые и сложные.

Неорганические вещества делятся на:

· Металлы простые вещества

· Неметаллы

 

· Бинарные соединения (в том числе оксиды)

· Основания сложные вещества

· Кислоты

· Соли

Названия и формулы веществ‚ как органических‚ так и неорганических‚ составляют по системе‚ называемой систематической номенклатурой или номенклатурой ИЮПАК (Международного союза теоретической и прикладной химии). В основу систематических названий неорганических веществ положены латинские названия элементов‚ образующих вещество.

При составлении названия сложного неорганического вещества к названию химического элемента или корню того названия добавляют суффиксы и приставки‚ отражающие особенности вещества и принадлежность его к тому или иному классу веществ (например суффикс «ид» означает принадлежность вещества к классу бинарных соединений («ид» – вид).

Подробно остановимся на номенклатуре и классификации оснований‚ кислот и солей.

§ 2. 1. Основания

 

Общая формула оснований Ме(ОН)_х‚ где х – это валентность металла‚ Ме – металл.

Классификация оснований.

· По растворимости в воде: растворимые – щелочи (искл. NH₄OH) и малорастворимая щелочь Са(ОН)₂

· Основания‚ которым отвечают амфотерные оксиды – амфотерные или амфолиты: Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Be(OH)₂, Fe(OH)₃, Cr(OH)₃, Mn(OH)₄, Sn(OH)₂, Sn(OH)₄, Pb(OH)₂, Pb(OH)₄ и др. Амфолиты проявляют амфотерные свойства‚ т. е. в одних случаях ведут себя как основания‚ а в других – как кислоты‚ поэтому их формулы можно записывать и в виде кислоты:

Форма основания	Форма кислоты
Zn(OH)2	Н2ZnO2
Al(OH)3	H3AlO3 или HAlO2

· По числу групп (ОН) в молекуле основания‚ способных замещаться на кислотные остатки‚ и называется кислотность.

NH₄OH‚ КОН – однокислотные

Zn(OH)₂, Be(OH)₂ – двукислотные

Al(OH)₃‚ Fe(OH)₃ – трехкислотные

 

Название основания состоит из слова гидроксид и названия металла‚ для металлов с переменной валентностью после названия металла в скобках римской цифрой указывают его валентность в этом конкретном соединении: Мg(OH)₂ – гидроксид магния; Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III) и т. д.

 

§ 2. 2. Кислоты

 

Общая формула кислот Н_х А‚ где х – валентность кислотного остатка‚ а А – кислотный остаток.

Классификация кислот.

· По составу: кислородсодержащие или оксокислоты (НСlО₄) и бескислородные (HCl). Кислородсодержащие кислоты можно рассматривать как продукты соединения кислотных оксидов с водой‚ поэтому к ним‚ как и к основаниям‚ применимо название «гидроксид».

· По числу атомов водорода‚ способных замещаться на атомы металла: одноосновные (НNO₃) и мноосновные (H₃PO₄ – трехосновная, H₂SO₄ – двухосновная).

Названия кислот – в основу названия кислот положено название элемента‚ её образующего. Некоторые формулы и названия кислот представлены в приложении (таблица 1).

· При составлении названия бескислородной кислоты к названию кислотообразующего элемента добавляют соединительную гласную «о» и слово «водородная».

· При составлении названия оксокислоты (кислородсодержащей кислоты) к названию кислотообразующего элемента добавляют окончание – ная; – (е)вая; – (о)вая; – новатая; – истая; – новатистая‚ зависящие от степени окисления элемента. Окончание – ная‚ – вая указывают‚ что кислотообразующий элемент находится в высшей положительной степени окисления.

· Если элемент‚ находясь в одной степени окисления‚ образует несколько кислот‚ то кислота‚ в которой на один атом кислотообразующего элемента приходится наибольшее число атомов кислорода‚ получает приставку орто ‚ а кислота с наименьшим числом атомов кислорода на один атом кислотообразующего элемента – приставку мета: Н₃РО₄ – ортофосфорная кислота‚ НРО₃ – метафосфорная кислота.

· Если кислота содержит несколько атомов кислотообразующего элемента‚ то их число указывается приставкой в названии кислоты: Н₄Р₂О₇ – дифосфорная (двуфосфорная‚ пирофосфорная)‚ Н₂Сr₂О₇ – дихромовая (двухромовая).

 

§ 2. 3. Соли

 

Общая формула солей Ме_х А_у‚ где Ме – металл‚ А – кислотный остаток‚ х – валентность (заряд) кислотного остатка‚ у – валентность (заряд) металла.

Классификация солей.

· Нормальные (средние) соли – соли‚ образующиеся в результате полного замещения атомов водорода в кислотах на атомы металла (или гидроксильных групп в основаниях на кислотные остатки). Например‚ Na₂SO₃, КNO₃, MgCl₂.

· Кислые соли – соли‚ образующиеся при частичном замещении атомов водорода в кислотах на атомы металла. Например‚ NaНSO₃, KH₂PO₄. Кислые соли могут образовывать только многоосновные кислоты‚ одноосновные кислоты кислых солей не образуют.

· Основные соли – соли‚ образующиеся в результате частичного замещения гидроксильных групп в основаниях на кислотные остатки. Например‚ MgОНCl‚ (CuOH)₂CO₃. Основные соли могут образовывать только многокислотные основания.

· Двойные соли – соли‚ образующиеся при действии на многоосновную кислоту двух различных оснований. Двойные соли содержат катионы двух различных металлов и анионы одной и той же кислоты. Например‚ K₂NaPO₄, KAl(SO₄)₂.

· Смешанные соли – соли‚ образующиеся при действии на многокислотное основание двух различных кислот. Смешанные соли содержат катионы одного металла и анионы двух различных кислот. Например‚ CaClOCl.

· Комплексные соли состоят из катионов металла и комплексного (сложного) аниона‚ или из кислотных остатков и комплексного катиона:

Na₂[Zn(OH)₂] <=> 2 Na⁺ + [Zn(OH)₂]^{2 –}

комплексный

анион

[Ag(NH₃)₂]Cl <=> [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl ^– .

комплексный

катион

Есть соли‚ в состав которых входит и комплексный катион‚ и комплексный анион: [Cr(NH₃)₆][Co(CN)₆].

Комплексные соли составляют основу особого класса неорганических соединений‚ называемых комплексными или координационными соединениями.

Комплексное соединение состоит из нескольких составляющих:

Внутренняя сфера – это комплексный анион или катион комплексного соединения. При составлении формул комплексных соединений внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки.

Комплексообразователь (центральный ион или атом)– это составляющая внутренней сферы. В качестве комплексообразователя обычно выступают катионы d-элементов (Cu²⁺, Ag⁺, Pt⁴⁺, Fe²⁺ Fe³⁺, Co²⁺, Co³⁺, Ni²⁺)‚ имеющие на внешнем энергетическом уровне достаточное количество свободных орбиталей‚ для образования химической связи с лигандом по донорно-акцепторному механизму.

Лиганд – ионы или молекулы‚ непосредственно связанные в комплексообразователем. В качестве лигандов выступают ионы или молекулы (OH^– CN^–, Cl^–, NH₃, H₂O)‚ имеющие свободные электронные пары‚ для образования химической связи с комплексообразователем по донорно-акцепторному механизму.

Координационное число (КЧ) комплексообразователя – это число лигандов в комплексном ионе. КЧ обычно больше степени окисления комплексообразователя и лежит в интервале от 1 до 12. Наиболее часто встречаются КЧ‚ равные 2‚ 4 и 6. Причем‚ если степень окисления + 1‚ то КЧ = 2‚ если степень окисления + 2‚ то КЧ = 4 или 6‚ если степень окисления + 3‚ то КЧ = 6 или 4.

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме заряда комплексообразователя и зарядов всех лигандов:

[Fe⁺²(CN)₆^-1]^{4 –} , [Fe⁺³(CN)₆^-1]^{3 –} , [Al⁺³(OH)₄^-1] ^– , [Ag⁺³(NH₃)₂⁰]⁺.

Внешняя сфера представлена ионами противоположного внутренней сфере знака‚ связанных с комплексным ионом.

Существуют комплексные соединения не имеющие внешней сферы (комплексные неэлектролиты). Например‚ [Pt⁺²(NH₃)₂⁰Cl₂ ^–1 ]⁰.

Номенклатура солей

Традиционное название соли состоит из латинского назва­ния кислотного остатка (приложение‚ таблица 1) и названия металла. Если металл обла­дает переменной валентностью, то в скобках римской цифрой указывают валентность металла. При этом в названиях кислых солей используется приставка гидро-, а в названиях основ­ных — гидроксо-, с указанием числа атомов Н или групп ОН в молекуле соли. Поэтому кислые соли называют еще гидросолями, а основные — гидроксосолями. Используются и тривиаль­ные названия. Например:

NaCl – хлорид натрия (поваренная, каменная соль),

Na₂CO₃ – карбонат натрия (кальцинированная сода),

NaНСО₃ – гидрокарбонат натрия (питьевая сода),

KA1(SO₄)₂ – сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квас­цы),

CaClOCl – хлорид-гипохлорит кальция (белильная или хлорная известь),

(СuОН)₂СО₃ – гидроксокарбонат меди (II) (малахит).

Комплексные соли называют так же, как и другие соли, т. е. вначале называют анион, а затем катион. В комлексном ионе прежде всего перечисляют лиганды в алфавитном порядке, указывая их число (начиная с двух) приставками ди-, три-, тетра- и т. д. К названию отрицательнозаряженных лигандов добавляют оконча­ние "о", а если лигандом является молекула воды, она обозна­чается словом "аква", если аммиак – словом "аммин". Если внутренняя сфера является анионом, то после названия лигандов называется комплексообразователь с суффиксом «ат»и, если требуется, указывается его валентность. Используются и тривиальные названия комплексных солей. Например:

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль)‚

K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль)‚

[Ag(NH₃)₂]Cl – хлорид диамминсеребра‚

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат натрия‚

[Со(NH₃)₃Cl₃] – триамминтрихлорокобальт (III).

 

ГЛАВА 3. Основные закономерности химических процессов. Энергетика химических процессов