Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1594

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.37 Mб
Скачать

2. Основания взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

NaOH + HCl = NaCl + H2O.

С

 

 

3. Основания взаимодействуют с солями с образованием соли и

основания:

NaOH + CuCl2 = 2 NaCl + Cu(OH)2 ↓.

гидрокс

 

4. Основан я вза модействуют с амфотерными основаниями с

образован ем комплексных солей:

 

 

KOH + Al(OH)3 = K[Al(OH)4].

 

бА

 

Солью называют продукт замещения водорода в кислоте на металл

или

д- он основания на кислотный остаток. Соли бывают

средние (нормальные), к слые, основные, комплексные, двойные.

 

Средн е соли в основном образуются в результате реакции

нейтрализации:

 

 

 

Ва(ОН)2 + H24 = BaSО4 ↓ + 2 H2О.

 

Кислые соли – это продукты неполного замещения ионов водорода

многоосновных кислот металлами. Их получают:

 

а) при взаимодействии средних солей со «своими» кислотами:

 

 

СаСО3 + Н2СО3 = Са(НСО3)2;

 

 

И

 

б) при гидролизе солей многоосновныхДкислот:

Na2СО3 + Н2О = NaНСО3 + NaОН;

в) реакцией нейтрализации с избытком кислоты:

Ва(ОН)2 + H24 (изб.) = Ba(НSО4)2 ↓ + 2 H2О.

Основные соли – это продукты неполного замещения гидроксильных групп оснований многовалентных металлов кислотными остатками. Их получают:

11

а) при взаимодействии средних солей с основаниями:

CuCl2 + NaOH = CuOHCl + NaCl;

б) при гидролизе средних солей многовалентных металлов:

С

AlCl3 + H2O = AlOHCl2 + HCl;

 

 

 

в) реакц ей нейтрал зации с избытком основания:

и

 

 

 

 

 

 

 

Ва(ОН)2 + H24 = (BaОН)24 ↓ + 2 H2О.

 

 

Пр меры решения типовых задач

 

образованием

 

 

 

Пр мер 1.

Определ ть, какие реакции будут протекать. Написать их

уравнен я

назвать все вещества по международной номенклатуре.

Использовать данные пр л. 1, 2, 3, 4 [3].

 

 

 

Решен е. К слотный оксид SiO2

взаимодействует с основным

оксидом СаO с

А

 

 

 

соли:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SiO2 + СаO

→ СаSiO3.

 

 

 

оксид

оксид

 

силикат

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

кремния (IV) кальция

кальция

Кислотный

оксид

 

SO2

взаимодействует с основанием NH4OH с

образованием соли и воды:

 

 

 

 

И

 

 

SO2 + 2 NH4OH → (NH4)2SO3

+ H2O.

 

 

оксид

 

гидроксид

 

сульфит

 

вода

 

 

серы (IV)

аммония

 

аммония

 

 

При взаимодействии соли KCN с кислотой H2SO4 образуются новая

соль K2SO4

и новая кислота HCN. Реакция протекает, так как взятая

кислота сильнее образующейся (или менее летуча):

 

 

2 KCN + H2SO4 → 2 HCN + K2SO4.

 

 

цианид

серная

циано-

 

сульфат

 

 

калия

 

 

кислота

водородная калия

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

12

Кислая соль KHCO3 переводится в среднюю соль K2CO3 при реакции с основанием NaOН:

2 KHCO3 + 2 NaOН → Na2CO3 + K2CO3 + 2 H2O.

гидрокарбонат

гидроксид

карбонат

карбонат

вода

С

натрия

натрия

калия

 

калия

 

Образование основных солей нехарактерно для сильных оснований. Подобно малораствор мым основаниям основные соли (CdOHBr) способны реаг ровать с кислотами (HBr) с образованием средних солей

(CdBr2):

CdOHBr + HBr → CdBr2 + H2O.

Бром д г дроксо-

 

ромобромид вода

кадм я

водородная кадмия

 

кислота

и

 

Ла ораторная работа № 1

ОсновныебАклассы неорганических соединений

Цель работы: изучить получение и свойства основных классов неорганических соединений.

Вкристаллизатор или Дфарфоровую чашечку налейте дистиллированной воды (примерно 1/2 сосуда). Получите у преподавателя кусочек металлического натрия, предварительноИподсушенного фильтровальной бумагой. Бросьте кусочек натрия в кристаллизатор с водой. По окончании реакции добавьте несколько капель фенолфталеина. Отметьте наблюдаемые явления, составьте уравнение реакции. Назовите полученное соединение, запишите его графическую формулу.

б) Взаимодействие оксида металла с водой.

Впробирку налейте дистиллированной воды (1/3 пробирки) и поместите в нее комочек негашеной извести СаО, тщательно перемешайте, добавьте 1…2 капли фенолфталеина. Отметьте наблюдаемые явления, напишите уравнение реакции. Назовите полученное соединение, дайте его графическую формулу.

13

Опыт 2. Получение нерастворимых оснований путем реакции обмена соли со щелочью.

В пробирку налейте небольшое количество (1/4 пробирки) раствора соли хлорида железа (III) FеСl3 или сульфата меди СuSО4 и прибавьте такое же количество раствора гидроксида натрия NаОН, напишите уравнение реакции, отметьте цвет и структуру выпавшего осадка, назовите полученное основание, запишите его графическую формулу.

Опыт 3. Получен е и свойства амфотерных гидроксидов.

нитрата

В проб рку налейте небольшое количество (1/4 пробирки) раствора

соли

хрома (III) Сг(NО3)3 или нитрата цинка Zn(NО3)2. Прибавьте

С

небольшое кол чество раствора гидроксида натрия NаОН, запишите

уравнен е

реакц , отметьте цвет и структуру осадка. Разделите

ВпробиркубАналейте дистиллированной воды (1/3 пробирки) и пропустите углекислый газ. Определите лакмусовой бумажкой реакцию среды. Сделайте вывод относительноДполученного соединения, запишите уравнение реакции. Дайте графическую формулу, укажите ступенчатую диссоциацию кислоты.

б) Реакция обмена между солью и кислотой.

Впробирку налейте концентрированный раствор силиката натрия Nа2SiO3 (1/4 пробирки), осторожно небольшимиИпорциями прибавляйте разбавленный раствор соляной кислоты НСl до образования студня кремниевой кислоты. Запишите уравнение реакции, графическую формулу полученной кислоты и уравнения ступенчатой диссоциации кислоты.

а) Взаимодействие основания и кислоты.

К раствору гидроксида бария Ва(ОН)2 прибавьте раствор разбавленной серной кислоты Н24. Напишите уравнение реакции. Отметьте цвет осадка, назовите полученную соль.

14

б) Взаимодействие металла с кислотой.

 

 

В

пробирку с

разбавленной соляной кислотой НСl бросьте

1…2 кусочка цинка. Наблюдайте выделение пузырьков газа. Запишите

уравнение реакции. Назовите полученную соль.

 

в) Взаимодействие оснований и кислотного оксида.

 

С

 

и пропустите

 

Налейте в пробирку раствор гидроксида бария Ва(ОН)2

из аппарата Киппа углекислый газ. Наблюдайте образование

нераствор мой средней соли. Запишите уравнение реакции, отметьте цвет

осадка, назов те полученную соль.

 

 

Взаимодейств

 

г) Взаимодейств е оснований и соли (реакция обмена).

 

 

Налейте в проб рку раствор гидроксида бария Ва(ОH)2

и добавьте к

нему раствор хромата калия К2CrO4. Запишите уравнение реакции.

Отметьте цвет осадка

назовите полученную соль.

 

д)

 

бА

 

 

двух солей (реакция обмена).

 

 

Налейте про

рку раствор нитрата свинца Рb(NО3)2

и прибавьте

раствор йод да кал я КI. Запишите уравнение реакции. Отметьте цвет осадка и назов те полученную соль.

е) Взаимодейств е металла и соли (реакция замещения).

В пробирку с раствором сульфата меди СuSО4 бросьте 2…3 кусочка цинка. Прокипятите. На людайте обесцвечивание раствора. Запишите уравнение реакции. Назовите получившуюся соль.

Опыт 6. Получение кислых и основных солей.

а) Получение кислой соли путем взаимодействия основания с избытком кислоты.

Налейте в пробирку

раствор известковой воды

Са(ОН)2

(1/3 пробирки) и пропустите

углекислый газ СО2 из аппарата Киппа.

 

 

И

Сначала образуется нерастворимая соль, которая при дальнейшем

пропускании углекислого газа СОД2 переходит в растворимую соль.

Запишите уравнение реакций:

 

 

 

а) образования средней соли СаСО3;

 

 

б) взаимодействия средней соли с углекислым газом СО2

и водой с

образованием кислой соли Са(НСО3)2. Назовите полученные соли.

б) Получение основной соли путем взаимодействия нормальной соли с небольшим количеством щелочи.

К раствору хлорида кобальта (II) СоСl2 прибавьте немного раствора гидроксида натрия NаОH. Образуется осадок основной соли. Запишите уравнение реакции. Отметьте цвет осадка, назовите получившуюся соль.

15

 

 

Периодическая система

 

 

Задание 1. Охарактеризовать элементы (табл. 2), ответив на

следующие вопросы (см. прил. 1):

 

 

 

 

 

1)

назвать элемент и записать его обозначение;

 

 

С

 

 

 

 

 

 

2)

определить номера периода и группы, указать подгруппу, в

которой находится элемент;

 

 

 

 

 

 

3)

указать кол чество электронов (ē), протонов (р+), нейтронов (n0) в

атоме элемента;

 

 

 

 

 

 

 

графическую

 

 

 

 

 

4)

определ ть, металлом или неметаллом является элемент;

5)

указать электронное семейство, к которому принадлежит элемент;

6)

определ ть значения квантовых чисел;

 

 

 

7)

нап сать электронную (полную и сокращенную) и электронно-

 

бА

 

 

 

формулы атома элемента;

 

 

 

8)

определ ть макс мальную и минимальную степени окисления;

9)

состав ть формулу оксида в максимальной степени окисления.

Указать, как ми свойствами он о ладает (кислотными, основными или

амфотерными);

 

 

 

 

 

 

 

10) написать формулу гидроксида, соответствующую составленному

оксиду;

 

 

 

 

 

 

 

 

11) образует ли элемент газоо разное соединение с водородом? Если

«да», то написать его химическую формулу.

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

Варианты задания

 

Таблица 2

 

Номер

Порядковые

 

Номер

Порядковые

 

 

варианта

номера элементов

 

варианта

номера элементов

 

 

1

3,

52

 

11

7,

75

 

 

2

9,

20

 

12

19,

54

 

 

3

15,

56

 

13

14,

38

 

 

4

12,

53

 

14

4,

34

 

 

5

25,

52

 

15

13,

35

 

 

6

6,

24

 

16

5,

74

 

 

7

8,

55

 

17

17,

37

 

 

 

 

 

 

 

И

 

8

16,

31

 

18

33, 82

 

 

9

11,

85

 

19

16,

49

 

 

10

38,

53

 

20

14,

42

 

Задание 2. Используя значение энергии ионизации и энергии сродства к электрону (прил. 5), расположить элементы в ряд по возрастанию металлических и неметаллических свойств (табл. 3).

16

Окислительными или восстановительными свойствами обладают элементы?

 

 

 

 

Варианты задания

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

 

Элементы

 

Номер

 

Элементы

 

 

варианта

 

 

 

варианта

 

 

 

 

 

1

 

F, Br, Cl, I

 

11

 

Te, Se, O, Sn

 

 

 

2

 

Ag, Cu, Li, O

 

12

 

Hg, Zn, Se, Ca

 

 

 

3

 

C, O, Li, N

 

13

 

Ge, C, Sn, Si

 

и

 

14

 

Al, Ga, B, In

 

 

4

 

Zn, Cd, Be, N

 

 

 

 

 

5

 

Si, Ge, Al, Ga

 

15

 

Nb, V, Ta, N

 

С

 

 

 

 

 

 

 

6

 

V, Co, Fe, Br

16

 

Ca, Ba, Cd, Te

 

 

7

 

Mn, Cr, Sc, Br

 

17

 

B, Al, Tl, In

 

 

 

8

 

Na, Mg, Ca, Si

 

18

 

Cu, Au, Ag, Pt

 

 

 

бА

Rb, I, Sb, Sr

 

 

9

 

V, Se, Mo, B

19

 

 

 

 

10

 

Mg, Be, Ca, P

 

20

 

Cu, Fe, I, Re

 

 

Вопросы

задания для защиты лабораторной работы

«Периодическая система. Основные классы неорганических

 

 

 

 

соединений»

 

 

 

1.

Какие существуют квантовые числа?

 

 

 

2.

Охарактеризуйте главное квантовое число. Какие значения оно

может принимать?

 

Д

3.

 

 

 

Охарактеризуйте орбитальное квантовое число. Какие значения

оно может принимать?

 

 

 

 

 

 

4.

Охарактеризуйте магнитное квантовое число. Какие значения оно

может принимать?

 

 

 

 

 

 

 

5.

Охарактеризуйте спиновое квантовое число. Какие значения оно

может принимать?

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

6.

Какое квантовое число характеризует запас энергии электрона на

уровне? Что еще характеризует это квантовое число? Какие значения оно

может принимать?

 

 

 

 

 

 

 

7.

Какое квантовое число характеризует собственный момент

вращения электрона. Какие значения оно может принимать?

8.

Какое квантовое число характеризует запас энергии электрона на

подуровне? Что еще характеризует это квантовое число? Какие значения

оно может принимать?

 

 

 

 

 

 

9.

Сформулируйте правило Клечковского.

10.Сформулируйте правило Гунда.

11.Сформулируйте запрет Паули.

17

12.Какой подуровень заполняется первым: 4d или 5s? Аргументируйте ответ.

13.Можно ли охарактеризовать одинаковым набором квантовых чисел в одном атоме два электрона? Почему?

14.Каким правилом описывается порядок заполнения уровней и

подуровней? Сформулируйте его.

СибАДИ2. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦ

15.Каким правилом определяется порядок заполнения электронов внутри подуровня? Сформулируйте его.

16.Что такое электроотрицательность? Как она изменяется в группах и периодах? Нап сать старую формулировку периодического закона.

17.Что такое энерг я ионизации? какие свойства она характеризует? как изменяется в группах и периодах? Сформулируйте старую формулировку пер од ческого закона.

18.Что такое энергия сродствак электрону? какие свойства она

характер зует? как зменяется в группах и периодах? Сформулируйте новую формул ровку пер одического закона.

19.

Что называется основанием?

20.

Как ми х м ческими свойствами обладают основания?

21.

Что называется кислотами?

22.

Какими химическими свойствами обладают кислоты?

23.

Что называется оксидами?

24.

Какими химическими свойствами обладают оксиды?

25.

Что называется солями?

26.

Назовите виды солей способы их получения.

27.

Какими химическими свойствами обладают соли?

Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными (ОВР) [1, 2].

Окисление - восстановление – единый взаимосвязанный процесс. Окисление – процесс отдачи ē, сопровождающийся повышением

степени окисления.

Восстановление – процесс присоединения ē, сопровождающийся понижением степени окисления.

Окислитель – элемент, присоединяющий ē (понижающий степень окисления).

Важнейшими окислителями являются: галогены; KMnO4; K2MnO4; K2Cr2O7; O2; H2O2; H2SO4(конц); HNO3(конц., разб).

18

Восстановитель – элемент, отдающий ē (повышающий степень окисления).

Важнейшими восстановителями являются: атомы металлов; H2; C; CO; H2S; SO2; H2SO3; HI; HBr; HCl; SnCl2; CrCl3; MnSO4; NH3; H3PO3; NO.

 

 

 

Классификация ОВР:

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Межмолекулярные – реакции, в которых окислитель и

восстановитель находятся в разных веществах:

 

 

3 Cu0 + 8 HN+5O3(P) = 3 Cu+2(NO3)2 + 2 N+2O + 4 H2O.

 

 

Cu0 – 2ē = Cu+2

3

 

 

 

 

окисление, в-ль

 

 

N+5 + 3ē = N+2

2

 

 

 

 

восстан-ие, о-ль

2. Внутр молекулярные – реакции, в которых окислитель и

восстанов

тель находятся в составе одного вещества:

 

 

 

2KCl+5O3

= 2KCl- + 3O20.

 

 

бА

 

 

Cl+5

+ 6ē = Cl-

 

2

 

 

восстан-ие, о-ль

 

 

-2

0

 

 

 

3

 

окисление, в-ль

и2O – 4ē = O2

 

 

3.

Реакц

д спропорционирования

– реакции, в которых

окислителем и восстановителем является атом одного и того же элемента:

 

 

3K2Mn+6O4 + 2 H2O = 2KMn+7O4 + Mn+4O2 + 4 KOH.

 

 

Mn+6 – 1ē = Mn+7

 

 

2

 

 

окисление, в-ль

 

 

 

 

 

 

 

Mn+6 + 2ē = Mn+4

 

 

1

восстан-ие, о-ль

 

 

Окислительно-восстановительная двойственность

Если элемент находится в высшей степени окисления, то в

результате

реакции он должен ее

понизить, т.е. будет являться

окислителем. И наоборот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Однако большинство элементовДс переменной степенью окисления

могут проявлять себя в химических реакциях и как окислители, и как

восстановители.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) сера обладает двойственными свойствами:

 

 

 

S0 + Zn0 = Zn+2S-2.

 

 

 

S0 + 2ē = S-2

 

 

 

 

 

1

 

 

в-е, о-ль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zn0 - 2ē = Zn+2

 

 

 

 

 

1

 

 

о-е, в-ль

 

 

сера – окислитель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

S0 + O20 = S+4O-22.

 

 

S0 - 4ē = S+4

 

 

 

 

1

 

 

 

 

о-е, в-ль

 

 

 

 

 

 

 

O20 + 4ē = 2 O-2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

в-е, о-ль

 

 

 

 

 

 

 

сера – восстановитель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Н2О2 обладает двойственными свойствами

С

I20 + 5 Н2О2-1 = 2 HI+5

O3 + 4 H2O-2.

 

I20 - 10ē = 2 I+5

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

о-е, в-ль

 

O2-1 + 2ē = 2 O-2

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

в-е, о-ль

Н2О2 – ок сл тель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HCl+5O3

+ 3 H2O2-

= HCl- + 3 O20 + 3 H2O.

и

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

в-е, о-ль

 

Cl+5

+ 6ē

= Cl-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

0

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

о-е, в-ль

 

O2

- 2ē = O2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н2О2 – восстанов тель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

Услов я протекан я ОВР:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

С ла ок сл теля

восстановителя.

 

 

HCl – сла ый окислитель;

 

 

 

 

 

 

HNO3 – с льный окислитель.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 HCl + Fe = FeCl2 + H2;

 

4 HNO3 + Fe = Fe+3(NO3)3 + NO + 2 H2O.

2.

Концентрация веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

H2SO4(K) , то образуется

 

 

SO2;

 

 

 

 

 

 

HNO3(K)

 

 

 

 

NO2;

 

 

 

 

 

 

HNO3(P)

 

 

 

 

NO;

 

 

 

 

 

 

 

H2SO4(P) + Zn = ZnSO4 + H2;

 

2 H2SO4(K) + Zn = ZnSO4 + SO2 + 2 H2O.

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Температура. Например, холодная концентрированная серная

кислота с железом не реагирует,

Да при нагревании реакция протекает.

 

 

 

H2SO4(К) + Fe ≠;

 

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 H2S+6O4 + 2 Fe0 = Fe+32(SO4)3 + 3 S+4O2 + 6 H2O.

 

 

+6

 

+4

 

 

3

 

 

 

 

в-е, о-ль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S + 2ē

= S

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe0 - 3ē = Fe+3

 

2

 

 

 

о-е, в-ль

 

 

 

 

 

4.

Среда раствора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) В кислой среде элементы с высшей положительной степенью окисления восстанавливаются до элементов с низшей положительной степенью окисления, а в щелочной среде наоборот:

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]