Начальный курс химии. В 2 частях. Ч.2. Учебное пособие

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим числом кислородных атомов добавляется приставка мета, при наибольшем числе – орто:

-HBO2 – метаборная кислота;

-H3BO3 – ортоборная кислота;

-HPO3 – метафосфорная кислота;

-H3PO4 – ортофорфорная кислота.

Название бескислородных кислот производят от названия неметалла с окончание о и прибавлением слова водородная:

-HF – фтороводородная;

-HCl – хлороводородная;

-H2S – сероводородная.

Отрицательные ионы, которые образуются в результате отрыва от молекулы кислоты одного или нескольких атомов водорода, называют кислотными остатками. Величина отрицательного заряда кислотного остатка определяется числом атомов водорода, замещенных металлом (табл. 5).

71

Названия кислотных остатков всех бескислородных кислот имеют одинаковые окончания -ид. Названия кислотных остатков образуется обычно из латинских названий кислотообразующих элементов с добавлением окончаний -ат, если степень окисления элемента соответствует номеру группы и -ит при меньшей степени окисления элемента. Если элемент образует больше двух кислот, то названия их кислотных остатков включают префиксы пер- (для высшей степени окисления элемента) и гипо- (для низшей степени окисления).

72

Физические свойства. Кислоты могут быть твердыми (H3BO3, H3PO4) или жидкими (H2SO4, HNO3). Большинство из них хорошо растворяются в воде. Кислотами являются также растворы газов (HCl, HBr, H2S) в воде. Растворы кислот имеют кислый вкус, разъедают растительные и животные ткани, изменяют окраску индикаторов. В молекулах кислот атомы водорода связаны с кислотными остатками ковалентной полярной связью.

Химические свойства.

1. Кислоты взаимодействуют с основаниями с образованием воды и:

- средней соли:

KOH + HCl = KCl + H2O;

- основной соли:

2Mg(OH)2 + H2SO4 = (MgOH)2SO4 + 2H2O; - кислой соли:

KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O.

2. Кислоты реагируют с основными оксидами с образованием также соли и воды:

6HNO3 + Fe2O3 = 2Fe2(NO3)3 + 3H2O.

3. Кислоты взаимодействуют с металлами с образованием соли и выделением водорода:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑.

Электрохимический ряд напряжений металлов:

K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H2, Cu, Ag, Au, Pt.

Металлы, которые в ряду напряжений расположены слева от водорода, вытесняют его из кислот. Металлы, которые в ряду напряжений расположены справа от водорода, не вытесняют его из кислот. Не выделяется водород и при взаимодействии металлов с концентрированными азотной и серной кислотами. В этом случае восстанавливаются (понижают степень окисления) азот N5+ и сера S6+, например:

4. Кислоты взаимодействуют с солями с образованием: - новой кислоты и средней соли:

H2SO4 + 2NaNO3 = Na2SO4 + 2HNO3;

73

- новой кислоты и кислой соли:

H2SO4 + NaCl = NaHSO4 + HСl; - только кислой соли:

CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2.

5. Кислородсодержащие кислоты при нагревании разлагаются на кислотный оксид и воду:

H2SO3 = SO2 + H2O.

Получение. Кислоты получают следующими способами.

1. Кислородсодержащие кислоты можно получить взаимодействием кислотных оксидов с водой:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4;

SO3 + H2O = H2SO4.

2. Бескислородные кислоты получаются при растворении в воде продуктов соединения неметаллов с водородом:

H2 + Cl2 = 2HCl;

H2 + Br2 = 2HBr.

3. Бескислородные и кислородсодержащие кислоты получают при действии на их соли других кислот(более сильных или менее летучих):

2CH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOH + Na2SO4;

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S;

NaCl + H2SO4 = HCl + NaHSO4;

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl.

Контрольные задания

1. Составьте графические формулы, определите основность, найдите кислотные остатки следующих кислот: H2TeO4, H3BO3, H2Cr2O7, HIO3, H2SiO4, H2TiO3, H3PO3.

2.Напишите формулы кислот, которые соответствуют ки-

слотным оксидам: B2O3, CrO3, Br2O, MoO3, I2O, I2O5, I2O7.

3.Закончите уравнения следующих реакций:

74

4. Напишите уравнения реакций разложения следующих кислот: H2MoO4, HIO3, H3BO3, H3AsO4, H2CO3, H2Cr2O7, HBrO.

5. Напишите уравнения реакций между следующими веществами: арсенат цинка + хлорная кислота; оксид ртути (II) + азотная кислота; гидроксид кальция + метафосфорная кислота; силикат калия + хлороводородная кислота; гидроксид рубидия + сернистая кислота; оксид натрия + мышьяковистая кислота.

Контрольные вопросы

1.Какие соединения называются кислотами?

2.Как составляются названия бескислородных и кислородсодержащих кислот?

3.Чем определяется основность кислот?

4.Что такое кислотные остатки?

5.Чем определяется заряд кислотного остатка?

6.Как действуют кислоты на индикаторы?

7.Какие существуют способы получения кислот?

8.Какие металлы вытесняют водород из кислот?

3.4. Соли

Словарь

Соли – это соединения, представляющие собой продукты замещения водорода кислот металлами или гидроксогрупп оснований кислотными остатками. Например:

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑;

Ca(OH)2 + 2HСl = CaCl2 + 2H2O.

75

Классификация. В зависимости от состава различают следующие типы солей: средние, кислые, основные, двойные и комплексные.

Средняя соль – это продукт полного замещения водорода кислоты металлом или гидроксогрупп основания кислотным ос-

татком (NaCl, Ca(NO3)2, AlPO4 и т.п.):

Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O.

Кислая соль – это продукт неполного замещения водорода многоосновной кислоты металлом (KH2PO4, NaHSO4, Ca(HCO3)2):

2Na + 2H2SO4 = 2NaHSO4 + H2↑.

Основная соль – это продукт неполного замещения гидроксогрупп многокислотного основания кислотными остатками

(MgOHCl, (ZnOH)2SO4, BiOHCl2):

Mg(OH)2 + HCl = MgOHCl + H2O.

Двойная соль – это продукт замещения водорода в кислоте атомами разных металлов ( KAl(SO4)2 ) или гидроксогрупп основания разными кислотными остатками ( Ca(OCl)Cl ).

Комплексная соль – это соль, в состав которой входит сложный (комплексный) ион (в формулах комплексный ион заключается в квадратных скобках). Например, K4[Fe(CN)6] (ком-

плексный ион [Fe(CN)6]4-), [Ag(NH3)2]Cl (комплексный ион

[Ag(NH3)2]2+).

Можно сказать, что соли состоят из остатков оснований и кислотных остатков. При составлении формул солей необходимо помнить следующее правило: абсолютная величина произведения заряда остатка основания на число остатков основания равна аб-

76

солютной величине произведения заряда кислотного остатка на число кислотных остатков.

Номенклатура. Название солей состоят из названия - ки слотного остатка (см. табл. 5) в именительном падеже и названия остатка основания в родительном падеже (без слова ион). Например, KNO3 – нитрат калия, Al2(SO4)3 – сульфат алюминия. Аналогично складывается название двойных солей: KAl(SO4)2 – сульфат калия-алюминия, Ca(OCl)Cl – хлорид-гипохлорит кальция. Если один и тот же металл проявляет переменную степень окисления, то ее указывают в скобках римской цифрой: FeCl2 – хлорид железа (II), FeCl3 – хлорид железа (III).

Название кислых солей образуют добавлением к аниону приставки гидро-, а если необходимо, то с соответствующим числительным: NaHSO4 – гидросульфат натрия, KH2PO4 - дигидрофосфат калия.

Название основных солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставки гидроксо-: MgOHCl – гидроксохлорид магния, Al(OH)2Cl – дигидроксохлорид алюминия.

Физические свойства. Большинство солей при обычных условиях представляют собой твердые кристаллические вещества различной окраски. Остатки кислот и оснований в солях связаны между собой, как правило, ионной связью.

Среди солей есть хорошо растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые в воде вещества. В частности, хорошо растворимыми в воде являются почти все соли натрия и калия, а также соли азотной (нитраты) и уксусной (ацетаты) кислот. Растворимы в воде соли хлороводородной кислоты, кроме хлоридов серебра и ртути. Многие карбонаты, фосфаты и сульфиды практически не растворимы в воде.

Химические свойства. Химические свойства солей обусловливаются их отношением к щелочам, кислотам, металлам и солям.

1. Соли реагируют со щелочами с образованием: - новой соли и нового основания:

ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaCl;

77

- основной соли:

ZnCl2 + NaOH = ZnOHCl + NaCl.

2. Соли взаимодействуют с кислотами с образованием: - новой кислоты и новой средней соли:

Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HNO3; - кислой и средней солей:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4; - только кислой соли:

Na2S + H2S = 2NaHS. 3. Соли могут реагировать между собой:

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl. 4. Соли взаимодействуют с металлами:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Каждый металл может вытеснить из раствора солей все металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжение после него, и не может вытеснять металлы, стоящие перед ним:

FeSO4 + Cu → реакция не идет.

Металлы, расположенные слева от магния (K, Ba, Ca, Na и др.), не используют для вытеснения металлов из растворов солей, т. к. эти металлы реагируют с водой.

5. Некоторые соли разлагаются при нагревании: CaCO3 = CaO + CO2;

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2;

4KClO3 = 3KClO4 + KCl;

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2;

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O.

Характер термического разложения солей зависит от природы соли, температуры, присутствия катализаторов и других факторов.

Получение. Соли получают при взаимодействии следующих веществ между собой.

1. Металлов с неметаллами:

Fe + S = FeS. 2. Металлов с кислотами:

Zn + HCl = ZnCl2 + H2. 3. Металлов с солями:

Cu + Hg(NO3)2 = Hg + Cu(NO3)2.

78

4. Металлов, оксиды которых амфотерны, с расплавами щелочей:

Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2. 5. Основных оксидов с кислотами:

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O. 6. Основных оксидов с кислотными оксидами:

MgO + SiO2 = MgSiO3. 7. Оснований с кислотами:

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O;

NaOH + H2SO4 = NaHSO4 + H2O;

Bi(OH)3 + HCl = Bi(OH)2Cl H2O. 8. Оснований с кислотными оксидами:

NaOH + CO2 = NaHCO3;

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O. 9. Щелочей с неметаллами:

2KOH + Cl2 = KCl + KClO + H2O. 10. Щелочей с солями:

NaOH + CuCl2 = CuOHCl + NaCl;

2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2 + 2NaCl; 11. Солей с неметаллами:

2KBr + Cl2 = 2NaCl + Br2. 12. Солей с кислотами:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl 13. Солей с кислотными оксидами:

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2;

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. 14. Солей между собой:

Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaNO3.

Контрольные задания

1.Назовите следующие соли и дайте их графические фор-

мулы: Na2SiO3, Mg(ClO4)2, Al(HSO4)3, CaHAsO4, Ni2(HPO4)3, ZnOHCl, (CrOH)2SO4, K3[Fe(CN)6], [Ag(NH3)2]Cl, KCr(SO4)2.

2.Напишите формулы следующих солей: арсенат натрия, арсенит натрия, силикат железа (II), сульфит меди (II), тригидро-

фосфат магния, гидросульфат кобальта (II), дигидроарсенит

79

хрома (III), гидроксоперхлорат магния, дигидроксосульфит кобальта, гидроксофосфат железа (III), тетрагидроксоалюминат натрия, гексацианоферрат калия (III).

3. Напишите уравнения реакция получения всех возможных солей: H2SO4 + Cr(OH)3; H3PO4 + Ba(OH)2; Fe(OH)3 + H3FrO3; Bi(OH)3 + HCl; Ca(OH)2 + H2S; H4P2O7 + Mg(OH)2.

4.Составьте уравнения следующих реакций:, сульфат цинка

+сульфид натрия, гидроксид хрома (III) + серная кислота, ацетат висмута (III) + гидроксид кальция, нитрат свинца (II) + сульфит натрия, гидроксосульфат меди (II) + серная кислота.

Контрольные вопросы

1.Какие соединения называются солями?

2.Как классифицируют соли?

3.Что такое средняя, кислая, основная соль?

4.Что представляют из себя двойные и комплексные соли?

5.Как составляются названия солей?

6.Какие существуют способы получения солей?

7.От каких факторов зависит характер термического разложения солей?

3.5. Генетическая связь между классами неорганических соединений

Между простыми и сложными веществами существует генетическая взаимосвязь, а именно – возможность их взаимного перехода. Из простых веществ можно получить сложное вещество, например:

4P + 5O2 = 2P2O5.

Из сложного вещества можно получить простые: 2HgO = 2Hg + O2.

Также из соединений одного класса можно получить вещества другого класса. Так, например, кальций (простое вещество) в результате соединения его с кислородом превращается в оксид кальция:

2Ca + O2 = 2CaO.

80