СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИЛабораторная работа №1 «Классы химических соединений»
Проверил: Соколов В.Н. Разработал: Фаухиев Д.А.
Екатеринбург 2012
СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ Неорганические вещества делятся на четыре класса: оксиды, основания, кислоты и соли.
1.ОКСИДЫ – соединения, состоящие из кислорода и другого элемента. По своим свойствам оксиды делятся на: кислотные, основные, амфотерные, безразличные оксиды и пероксиды. Кислотными оксидами называются сложные вещества, гидраты которых являются кислотами. Кислотные оксиды взаимодействуют с щелочами, основаниями и основными оксидами с образованием солей. CO2 + CaO → CaCO3 SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O
Большинство кислотных оксидов взаимодействуют с водой, а в результате их взаимодействия получается кислота. SO3 + H2O → H2SO4
Кислотными оксидами являются оксиды неметаллов и некоторые оксиды металлов высшей валентности. Например: P2O5, CrO3, MnO3, Mn2O7 и т.п. Основными оксидами называются вещества, гидраты которых являются основаниями. Большинство основных оксидов с водой не взаимодействуют и соответствующие им гидраты получаются косвенным путём – действием щелочи на раствор соли данного метала. MnSO4 + 2NaOH → Mn(OH)2 + Na2SO4
Все основные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей. MgO + H2SO4 → H2O + MgSO4 FeO + SO3 → FeSO4
Основными оксидами являются только оксиды металлов, обычно с валентностью 1, 2 и 3: K2O, CaO, FeO, Fe2O3, NiO, Ni2O3, CuO, CdO, MnO, Mn2O3 и т.д. Амфотерными оксидами называются такие, которые обладают двойственными свойствами: и кислотных и основных оксидов, т.е. они взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами с образованием солей. При взаимодействии со щелочами метал амфотерного оксида входит в состав кислотного остатка образовавшейся соли. При взаимодействии с кислотой элемент оксида переходит в соль в виде катиона метела. ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
Амфотерными оксидами являются некоторые оксиды металлов. Например: ZnO, BeO, Al2O3, и металлов d-элементов с промежуточной степенью окисления: Cr2O3, MnO2 и т.д. Все три типа оксидов являются солеобразующими оксидами. Безразличными оксидами называются такие, которые не взаимодействуют ни со щелочами, ни с кислотами и не образуют солей. Примером таких оксидов являются NO и N2O, CO. Пероксиды – соли пероксида водорода (Н2О2). В молекуле пероксида атомы кислорода связаны между собой, образуя пероксидную группу «-О-О-». Например: Na2O2, BaO2, CaO2 и т.д. Графически пероксид натрия может быть изображен следующим образом: Na-O-O-Na. Все перекиси являются сильными окислителями.
2.КИСЛОТЫ – это электролиты, диссоциирующие в растворе на катионы водорода и анионы кислотного остатка. HCl → H+ + Cl- H2SO4 → 2H+ + SO42-
Общие свойства кислот – кислый вкус и способность окрашивать лакмус, метил-оранж в красный цвет – вызваны наличием в их растворах ионов водорода Н+. Большинство кислот растворяют активные металлы с выделением водорода. Zn + 2HCl → ZnCl + H2↑ Fe + H2SO4 (разбавленная) → FeSO4 + H2↑
Однако, некоторые кислоты растворяют активные и неактивные металлы без выделения водорода, но с выделением оксида кислотообразующего элемента. Так ведут себя концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации. Сu + 2H2SO4 (концентрированная) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 8Fe + 30HNO3 (pразбавленная) → 8Fe(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O
Кислоты взаимодействуют с основными оксидами, основаниями и со щелочами с образованием солей и воды. H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O 2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O
Кислоты могут быть получены взаимодействием кислотного оксида с водой или действием на соль данной кислоты более сильной или менее летучей кислотой. SO3 + H2O → H2SO4 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
Кроме указанных общих способов существует еще специфические способы получения некоторых кислот.
3.ОСНОВАНИЯ – это электролиты, диссоциирующие с образованием гидроксид-ионов (ОН-). Большинство оснований практически нерастворимы в воде. Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами. К ним относятся только гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Основания и щелочи взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей и воды. Ca(OH)2 + CO2↑ → CaCO3↓ + H2O Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O
Обычно основания получаются косвенным путём – действием щелочи на раствор соли данного метала: CuCl2 + 2KOH → Cu(OH)2↓ + 2KCl
Щелочи могут быть получены непосредственно взаимодействием оксида метала с водой Na2O + H2O → 2NaOH BaO + H2O → Ba(OH)2
Гидроксиды тяжелых металлов не прочны довольно легко выделяют воду, особенно при нагревании. Cu(OH)2 → (to) CuO + H2O Амфотерными основаниями являются такие, которые ведут себя и как основание, и как кислота, т.е. они взаимодействуют и с кислотами и с основнием с образованием соли и воды. Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O Cr(OH)3 + KOH → KCrO2 + 2H2O
4.СОЛИ – сложные вещества, состоящие из катионов металлов и кислотных остатков. Средние соли – продукты полного замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов, или гидроксильных групп в молекулах оснований кислотными остатками. Их молекулы не содержат ни катионов водорода, ни гидроксогрупп. Например: Na3PO4, Na2SO4, KNO3 и т.д. Кислые соли (гидросоли) образуются при неполном замещении атомов водорода в молекуле слабой кислоты. Их молекулы содержат катионы водоода, соединённые с кислотными остатками. Например: KHSO4, NaHCO3, K2HPO4 и т.д. Кислые соли образуются многоосновными слабыми кислотами. Основные соли (гидроксосоли) образуются при частичном замещении гидроксильных групп в молекуле основного гидроксида кислотными остатками. Их молекулы содержат гидроксогруппы, соединённые с катионами металлов. Например: FeOHSO4, ZnOHCl, (CuOH)2SO4 т т.д. Основные соли могут быть образованы только многокислотными слабыми гидроксидами. Двойные соли состоят из ионов двух разных металлов и кислотного остатка. Например: KCr(SO4)2, KAl(SO4)2 и т.д. Назвния солей составляют из названия аниона в иминительном падеже и катиона в родительном. NaNO3 – нитрат натрия Al2(SO4)3 – cульфат алюминия
Если металл проявляет разную степень окисления, то её указывают в скобках римской цифрой. NiSO4 – сульфат никеля (II) Ni2(SO4)3 – сульфат никеля (III) K2SO3 – сульфид калия
В случае бескислородных кислот анион имеет окончание «-ид». KCl – хлорид калия Cu2S – сульфид меди (I) KCN – цианид калия
Название кислых солей образуют так же, как и средних, но при этом добавляют приставку «гидро-», а если необходимо, то соответствующими числительными, указывающими число незамещенных атомов водорода. Mg(HCO3)2 – гидрокарбонат магния KH2PO4 – дигидрофосфат калия Na4SiO4 – ортосиликат натрия Cu(HSO3)2 – гидросульфид меди(II) CuHS – гидросульфид меди (I)
Название основных солей образуют подобно названиям средних солей, но при этом добавляют приставку «гидроксо-», указывающую на наличие незамещённых гидроксогрупп MgOHCl – хлорид гидроксомагния (CuOH)2SO4 – сульфат гидроксомеди (II) [Al(OH)2]2SO4 – сульфат дигидроксоалюминия
В двойных солях названия металлов пишутся через дефис, оба в родительном падеже. В скобках арабскими цифрами указываются фтомные числовые соотношения металлов. KCr(SO4)2 – сульфат калия-хрома K2NaPO4 – ортофосфат калия-натрия (2:1)
|
