Задание 8

Установите соответствие между символом элемента и возмож-

Задание 9

Установите соответствие между формулой частицы и степе-

Задание 10

Приведите электронную конфигурацию для следующих ча-

стиц:

а) Be, N, O, Ne, Al, Si;

б) C0, C+2, C+4, C−4;

в) Cl0, Cl+3, Cl+7, Cl−1.

12

Тема 2. Классы неорганических соединений

Задача урока

Учащиеся должны уметь определять класс, к которому принадлежит то или иное соединение, давать ему название и составлять формулы химических соединений по их названию. Занятие строится по типу повторения, обобщения и закрепления знаний номенклатуры различных классов неорганических соединений.

§1. Классификацию неорганических веществ в упрощенном виде можно отразить следующей схемой:

Неорганические соединения

§2. Простые вещества состоят из атомов только одного элемента. Условное деление простых веществ на металлы и неметаллы по периодической таблице Д. И. Менделеева рассмотрено в теме 1 (§1).

13

Упражнения для работы на занятии

Задание 11

Составьте формулы простых веществ: фтора, хлора, брома, йода, аргона, неона, натрия, ртути, магния, цинка, азота, водорода, никеля, золота, кремния. Разделите их на металлы и неметаллы. Укажите, в каком агрегатном состоянии – кристаллическом (к), жидком (ж) или газообразном (г) – они существуют при обычных условиях.

Как хранят натрий в лаборатории? Почему?

Какое общее название имеют аргон и неон? Где используют элементы этой группы?

Ответ: металлы – Na(к), Hg(ж), Mg(к), Zn(к), Ni(к), Au(к);

неметаллы – F2(г), Cl2(г), Br2(ж), I2(к), Ar(г), Ne(г), N2(г), H2(г), Si(к).

Для защиты от кислорода воздуха металлический натрий в лаборатории хранят под слоем керосина, вазелинового масла или толуола.

Аргон и неон – элементы VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева (благородные газы), они применяются для наполнения светящихся трубок, излучающих голубой (аргон) или красный (неон) свет. Аргон, получаемый в относительно больших количествах, используется в качестве инертного защитного газа при сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом); является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов.

К этой же группе относятся гелий Нe, криптон Kr, ксенон Xe и радон Rn. Гелий используется для наполнения аэростатов и дирижаблей, для замены азота в воздухе для дыхания водолазов, что позволяет избежать кесонной болезни. Смесь гелия с кислородом используется для лечения астмы, удуший. Криптон используется в электровакуумной технике, а в смеси с ксеноном – для наполнения электроламп высокой мощности. Радиоактивный радон применяется в медицине («радоновые ванны»).

§3. Бинарные соединения – сложные химические соединения, состоящие из двух элементов.

Оксиды – это бинарные соединения, в которых кислород проявляет степень окисления -2. Не образуют оксидов только F, He, Ne, Ar, Kr.

14

Если элемент имеет несколько различных степеней окисления, то в названии оксида после названия элемента римской цифрой указывается его степень окисления, например: SO2 – оксид серы (IV); SO3

– оксид серы (VI).

Оксиды подразделяются следующим образом.

1)Основные – оксиды металлов в степени окисления +1 и +2.

Вводе с образованием оснований растворяются оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:

Na2O + H2O = 2 NaOH; СaO + H2O = Сa(OH)2.

Основные оксиды взаимодействуют:

а) с кислотными оксидами с образованием солей; б) с кислотами с образованием соли и воды.

2) Кислотные – оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления (+5; +6; +7). Большинство из них растворяется в воде с образованием кислот, исключение – оксид кремния SiO2:

SO3 + H2O = H2SO4;

Mn2O7 + H2O = 2 HMnO4.

Кислотные оксиды взаимодействуют:

а) с основными оксидами с образованием солей; б) с щелочами с образованием соли и воды.

3) Амфотерные – оксиды, которые в зависимости от условий могут проявлять свойства как основных, так и кислотных оксидов. К амфотерным относятся оксиды цинка ZnO и бериллия ВеО. Амфотерные оксиды в воде не растворяются. Взаимодействуют и с растворами кислот, и с растворами щелочей:

Al2O3 + 2 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3 H2O;

Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O = 2 Na[Al(OH)4].

При сплавлении амфотерные оксиды выступают как кислотные оксиды и взаимодействуют с щелочами и основными оксидами с образованием солей кислот соответствующих металлов, например:

Cr2O3 + 2 КОН = 2 КCrO2 + Н2О,

оксохромат(III)калия (хромит калия)

Al2O3 + 2 NaОН = 2 NaAlO2 + Н2О.

алюминат натрия

15

Существуют также несолеобразующие оксиды, например, СO,

NO, N2ОПероксиды. . Присоединение двух электронов к молекуле О2 вызывает образование пероксид-иона О22− , в котором каждый атом

кислорода имеет степень окисления -1.

Наиболее известен пероксид водорода H2О2. Обычно используются 3 % и 30 % растворы перекиси водорода. Раствор перекиси водорода (2,7-3,3 % H2О2) применяют в качестве дезинфицирующего и дезодорирующего средства для промываний и полосканий при стоматите, ангине и других заболеваниях.

Техническое название 30 % водного раствора перекиси водорода H2O2 – пергидроль. Это прозрачная жидкость без цвета и запаха, с «металлическим» привкусом. Пергидроль – окислитель и отбеливатель во многих производствах. Более концентрированные растворы H2O2 взрывоопасны. Пероксид водорода быстро разлагается под действием света и при нагревании с выделением кислорода, поэтому хранят растворы H2О2 в бутылях из темного стекла в прохладном месте.

Присоединение одного электрона к молекуле О2 вызывает образование надпероксид-иона О2− . Надпероксиды образуются при взаимодействии активных щелочных металлов с кислородом:

К + О2 = КО2.

Cульфиды и персульфиды – аналогичные оксидам и пероксидам соединения серы в степени окисления -2 и -1 соответственно. Сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов (Na2S, К2S) и сульфид аммония (NH4)2S растворимы в воде. Сульфиды других металлов в воде не растворяются и имеют различную окраску, что применяется в аналитической практике. Например, PbS – черный, ZnS – белый, MnS – розовый, As2S3 –желтый. К персульфидам, в частности, относится минерал пирит (серный колчедан, железный колчедан) FeS2, важнейшее сырье для производства серной кислоты.

Нитриды – бинарные соединения, в которых азот проявляет степень окисления -3 с менее электроотрицательными, чем он сам, элементами. Наиболее широко используются огнеупорные свойства некоторых нитридов (BN, Si3N4, AlN) в производстве различных материалов на их основе. Хорошо известен нитрид азота H3N (аммиак). При растворении аммиака образуется гидрат, который записывают как

16

H3N H2O (химического соединения NH4OH не существует), раствор имеет слабую щелочную среду:

H3N + H2O NH4+ +OH −.

Ионные нитриды легко разлагаются водой и кислотами, проявляя основные свойства:

Li3N + 3 H2O → 3 LiOH + H3N↑

Ca3N2 + 6 H2O → 3 Ca(OH)2 + 2 H3N↑

Mg3N2 + 8 HNO3 = Mg(NO3)2 + 2 NH4NO3.

Гидриды – соединения металлов с водородом. Степень окисления водорода равна -1. Гидриды металлов (ионные гидриды) легко разлагаются водой и могут быть использованы для получения небольших количеств водорода, а также для удаления следов воды:

СаН2 + 2Н2O = Са(ОН)2 + 2Н2↑,

используются в производстве аккумуляторов, являются перспективным ракетным топливом, применяются для наполнения аэростатов и спасательного снаряжения (надувных лодок, поясов).

Карбиды – соединения углерода с менее электроотрицательными, чем он сам, элементами (Ca2C, Al4C3, SiC и т.д.). Обычно это тугоплавкие твёрдые вещества, нерастворимые в большинстве растворителей, обладающие высокой жаростойкостью и химической инертностью. Так как углерод легко образует цепи, его степень окисления в карбидах часто отличается от -4 (В4C, TiC, Mo2C, Fe3C и т.д.). Как карбиды рассматривают метан СН4 и этан С2Н2, а производные от них карбиды металлов называют метанидами и ацетилидами (ацетиленидами), например, Al4C3 и Ca2C, соответственно. Они разлагаются водой с образованием метана или этана:

Al4C3 + 12 Н2О = 4 Al(OH)3 + CH4;

CaC2 + 2 Н2О = Ca(OH)2 + C2H2.

17