Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные понятия и законы химии. Классификация сложных неорганических веществ. Учебное пособие
.pdf
Кислая соль образуется, если не все атомы водорода в молекуле кислоты
замещаются металлом (избыток кислоты):
Са(ОН)2 + Н3РO4 → СаНРO4 + 2Н2O; Са(ОН)2 + 2Н3РO4→Са(Н2РO4)2 + 2Н2O
Основная соль может образоваться при условии, что не все
гидроксогруппы основания обмениваются на кислотный остаток (избыток
основания):
Fe(OH)3 + НСl → Fe(OH)2Cl + Н2О; Fe(OH)3 + 2НСl → FeOHCl2 + 2Н2О
По числу присутствующих в структуре катионов и анионов
выделяют следующие типы солей:
Простые соли — соли, состоящие из одного вида катионов и одного вида
анионов (NaCl, Са3(РO4)2, Nа2SO4 )
Двойные соли — соли, содержащие два различных катиона (KAl(SO4)2 -
сульфат алюминия-калия, или алюмокалиевые квасцы, LiAl(SiO3)2 - силикат
алюминия-лития, Fe(NH4)2(SO4)2 - сульфат диаммония-железа(II)).
Смешанные соли — соли, в составе которых присутствует два различных
аниона (Ca(OCl)Cl - хлорид-гипохлорит кальция (белильная известь),
Na2IO3(NO3) - нитрат-иодат натрия).
Многие двойные и смешанные соли могут быть получены путем
совместной кристаллизации при охлаждении раствора смеси солей. В водных
растворах двойные и смешанные соли, если они растворимы, ведут себя как
смесь двух соответствующих средних солей. Так, например, алюмокалиевые
квасцы ведут себя как смесь сульфатов калия и алюминия, образуя в растворах
ионы К+, Аl3+ и SO
2-
А белильная известь ведет себя как смесь гипохлорита и
4
хлорида кальция, образуя в растворе ионы Са2+, СlO- и Сl-.
Также различают гидратные соли (кристаллогидраты), в состав
которых входят молекулы кристаллизационной воды, например, Na2SO4·10H2O,
и комплексные соли, содержащие комплексный катион ([Cu(NH3)4](OH)2 ) или
комплексный анион (K4[Fe(CN)6]).
Средние (нормальные) соли
Средние соли - продукты полного замещения атомов водорода в кислоте
атомами металла. Название средней соли по международной номенклатуре состоит из латинского названия кислотного остатка и названия металла в
родительном падеже, причем для металлов, проявляющих разные степени
окисления, указывают степень окисления. Например: Zn(NO3)2 - нитрат цинка,
Zn(NO2)2 - нитрит цинка, Fe2(SO4)3 - сульфат железа(III), Na2SO3 - сульфит
натрия, AgBr - бромид серебра, BaS - сульфид бария, FeCl2 - хлорид железа(II),
FeCl3- хлорид железа(III). Часто используют исторически сложившиеся
41
названия солей, например: NaCl - поваренная соль или каменная соль; KNO3,
NaNO3, Са(NО3)2 - соответственно калиевая (калийная), натриевая (чилийская)
и кальциевая селитры; Na2СО3 - кальцинированная сода, Na2CO
кристаллическая сода, CuS0
•5H
4
0 - медный купорос.
2
•10Н
3
О -
2
Физические свойства средних солей. При обычных условиях - твердые
вещества, обладающие различной растворимостью. Физические свойства солей
обусловлены тем, что они имеют ионную кристаллическую решетку.
Химические свойства средних солей
1. Взаимодействие с металлами: металлы, расположенные в ряду напряжений
левее, могут вытеснять металлы, расположенные в этом ряду правее, из их
солей в растворе:
Zn + SnSO4→ZnSO4 + Sn; Сu + 2AgNO3→Cu(NO3)2 + Ag
2. Взаимодействие с кислотами:
Са3(РO4)2 + 3H2SO4→3CaSO4 + 2H3PO4; Na2CO3 + 2HCl→2NaCl + СO2↑+ Н2O
3. Взаимодействие с основаниями (щелочами):
NiSO4 + 2NaOH→Ni(OH)2↓ + Na2SO4; FeCl2 + 2KOH→Fe(OH)2 ↓+ 2KCl
4. Взаимодействие двух солей: две растворимые соли могут реагировать
друг с другом и давать две новые соли, одна из которых должна выделяться в
виде осадка, например:
ЗСаСl2 + 2Na3PO4 →Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl; K2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2КСl
5. Разложение солей. Некоторые соли сравнительно легко разлагаются при
нагревании. Так, карбонаты (за исключением карбонатов щелочных металлов)
при нагревании разлагаются на оксид металла и углекислый газ, например,
MgCO3 → MgO + СO2↑
Если же образующийся оксид неустойчив, то получается металл:
2Ag2CO3 → 4Ag + 2CO2↑+ O2↑
Карбонаты щелочных металлов термически устойчивы; например,
карбонаты натрия и калия плавятся без разложения при температурах выше 850
°С.
Разложение при нагревании характерно также для нитратов, причём
продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду
стандартных электродных потенциалов:
Li-Rb-K-Ba-Sr-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-(H)-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pd-Pt-Au
Нитраты металлов, расположенных левее магния Mg, (за исключением Li) при
разложении образуют нитриты и кислород, например, 2KNO3 → 2KNO2 + O2↑
Нитраты металлов, расположенные в ряду напряжений от Mg до Cu, а
также нитрат Li дают при разложении оксид металла, NO2 и кислород.
Например, 2Cu(NO3)2 → 2СuО + 4NO2↑ + O2↑;
42
Нитраты металлов, расположенных в данном ряду после Cu образуют
свободный металл, NO2 и кислород. Например, нитрат серебра разлагается при
температуре 170 °С, образуя свободный металл, диоксид азота и кислород:
2AgNO3 →2Ag + 2NO2↑ + O2↑
Разлагаются при нагревании также соли некоторых других
кислородсодержащих кислот, например: (NH4)2Cr2O7→ Сг2O3 + N2↑ + 4Н2O
Получение средних солей
1. Синтез из простых веществ (реакция соединения металла и неметалла):
2Fe + ЗСl2 → 2FeCl3
2. Действие кислоты на металл:
Mg + 2НСl → MgCl2 + H2↑
3. Действие металла, стоящего левее в ряду напряжений, на
соль металла, находящегося в этом ряду правее:
Zn + CuSO4 → Си + ZnSO4
4. Взаимодействие основного и кислотного оксидов:
ВаО + SO2 → BaSO3
5. Действие кислоты на основный оксид:
CuO + H2SO4→ CuSO4 + Н2O
6. Взаимодействие кислотного оксида с основанием:
СO2 + 2КОН → К2СO3 + Н2O
7. Реакция нейтрализации между кислотой и основанием:
Си(ОН)2 + 2HNOs → Cu(NO3)2 + 2Н2O
8. Реакция обмена соли с растворимым основанием:
NiSO4 + 2KOH → Ni(OH)2↓ + K2SO4
9. Обменная реакция кислоты с солью:
Na2SiO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2SiO3↓
10. Реакция обмена между двумя солями:
ВаСl2 + K2SO4 → BaSO4↓ + 2KCl
Кислые (гидро-) и основные (гидроксо-) соли
Кислые соли - продукты неполного замещения атомов водорода в
кислоте атомами металла. Кислые соли состоят из атомов металла и кислотных
остатков, содержащих атомы водорода: Ca(H2PO4)2, CaHPO4, NaHCO3.
Основные соли - продукт неполного обмена гидроксогрупп основания на
кислотные остатки. Основные соли состоят из атомов металла, гидроксогрупп и
кислотных остатков: (CuOH)2CO3, FeOHCl2, Fe(OH)2Cl. Очевидно, что кислые
43
соли могут быть образованы только многоосновными кислотами, а основные
соли - только многокислотными основаниями.
Названия кислых и основных солей составляются следующим образом.
Для кислых солей перед названием кислотного остатка добавляется приставка
"гидро-", если кислотный остаток содержит один атом водорода, "дигидро-",
если два атома водорода. Например: СаНРO4 - гидрофосфат кальция,
Са(Н2РO4)2 - дигидрофосфат кальция.
Для основных солей добавляется приставка "гидроксо"-, если на один атом
металла приходится одна гидроксогруппа, "дигидроксо"-, если две
гидроксогруппы. Например: AlOHSO4 - гидроксосульфат алюминия,
[Al(OH)2]2SO4 - дигидроксосульфат алюминия.
Физические свойства кислых и основных солей. Наибольший интерес
представляет растворимость кислых и основных солей в воде.
Так как большинство кислот хорошо растворимо в воде (за исключением
кремниевой кислоты), растворимость их кислых солей, как правило, выше
растворимости средних солей. Так, гидрокарбонат кальция Са(НСОз)2 растворяется в воде гораздо лучше, чем карбонат кальция СаСОз.
Так как основания металлов, имеющих степень окисления +2 и +3,
обычно нерастворимы (за исключением гидроксидов щелочноземельных
металлов), то основные соли этих металлов обычно относятся к
малорастворимым веществам, даже если средние их соли хорошо растворимы.
Так, в ряду: Са3(РO4)2 - СаНРO4 - Са(Н2РO4)2 - Н3РO
наблюдается резкое
4
увеличение растворимости: ортофосфат кальция в нейтральной среде
практически нерастворим, гидрофосфат кальция малорастворим,
дигидрофосфат - уже лучше растворим (поэтому его используют в качестве
минерального удобрения) и, наконец, фосфорная кислота смешивается с водой
в любых соотношениях. Аналогичным образом, растворимость значительно
увеличивается в ряду: Fe(OH)3 - [Fe(OH)2]2SO4 - FeOHSO4 - Fe2(SO4)
3
Химические свойства кислых и основных солей
Так как кислые соли содержат атомы водорода, способные замещаться
металлом, то они могут взаимодействовать с основаниями, превращаясь в
средние или другие кислые соли с меньшим числом атомов водорода.
Например:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O; NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O
Кислые соли обычно бывают термически неустойчивыми. При нагревании они
отщепляют воду и превращаются в средние соли той же кислоты:
44
Са(НСO3)3 → СаСO3 + СO2↑ + H2O
Основные соли содержат гидроксогруппы, которые могут участвовать в
реакции нейтрализации, поэтому они могут реагировать с кислотами,
превращаясь в средние или в другие основные соли с меньшим числом
гидроксогрупп. Например:
CuOHCl + HCl → CuCl2 + Н2O; Al(OH)2NO3 + HNO3 →AlOH(NO3)2 + Н2O
AlOH(NO3)2 + HNO3 → Al (NO3)3 + H2O
Основные соли при нагревании могут терять воду, образуя оксосоли:
2ZnOHCl → H2O + Zn2OCl2 - оксохлорид цинка
Если основные соли - вещества промежуточные по составу между средними
солями и основаниями, то оксосоли - вещества промежуточные по составу
между средними солями и оксидами. Так, используемые в некоторых
металлургических процессах оксогалогениды можно рассматривать как нечто
среднее между галогенидами и оксидами. Как и основные соли, оксосоли при
действии кислот можно перевести в средние соли:
Zn2OCl2 + 2НСl→ 2ZnCl2 + Н2O
Получение кислых и основных солей
Кислые соли можно получить при реакциях:
1. Неполной нейтрализации кислоты основанием (недостаток основания):
а) Са(ОН)2 + 2Н3РO4 → 2Н2O + Са(Н2РO4)2 (дигидрофосфат кальция)
б) Са(ОН)2 + Н3РО4 →2H2O + СаНРО4 (гидрофосфат кальция)
2. Взаимодействия средней соли с кислотой:
а) для реакции можно взять ту же кислоту, которая образует соль:
CaCO3 + Н2СОз →Са(НСОз) (гидрокарбонат кальция)
б) в реакции неполного обмена средней соли с кислотой может участвовать
другая кислота (отличная от кислоты, образовавшей среднюю соль):
NaCl + H2SО4 → HCl + NaHSO4 (гидросульфит натрия)
Основные соли можно получить при реакциях:
1. Неполной нейтрализации основания кислотой (недостаток кислоты).
Fe(OH)3 + HCI → Fe(OH)2Cl(дигидроксохлорид железа(III)) + H2O
Fe(OH)3 + 2HCI → FeOHCI2(гидроксохлорид железа(III)) + 2H2O
2. Неполного обмена между средней солью и щелочью:
2CuSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + (CuOH)2SO4 (гидроксосульфат меди)
Кроме того, кислые и основные соли могут образовываться при гидролизе
средних солей.
45
6. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ КЛАССОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Генетические связи - это связи между разными классами
неорганических соединений, основанные на их взаимопревращениях. Зная
классы неорганических веществ, можно составить генетические ряды металлов
и неметаллов. В основу этих рядов положен один и тот же элемент. Среди
металлов можно выделить три разновидности рядов:
1. Генетический ряд металлов, гидроксиды которых являются щелочами:
металл → основный оксид → основание (щелочь) → соль
Например, генетический ряд кальция: Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCl2
2. Генетический ряд металлов, которые образуют нерастворимые основания:
металл→основный оксид→соль→нерастворимое основание→основный
оксид→металл
Например, Cu→CuO→CuCl2→Cu(OH)2→CuO→Cu
3. Генетический ряд металлов, гидроксиды которых являются амфотерными:
Металл → амфотерный оксид→ соль → амфотерный гидроксид → 2 типа
соли. Например: Zn→ZnO→ZnSO4→Zn(OH)2(H2ZnO2) → ZnCl2 (или Na2ZnO2)
Среди неметаллов можно выделить две разновидности рядов:
1. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует растворимая кислота:
неметалл→кислотный оксид→растворимая кислота→соль
Например, P→P2O5→H3PO4→Na3PO4
2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая
кислота:
Неметалл →кислотный оксид →соль →кислота→ кислотный оксид→
неметалл
Например, Si→SiO2→Na2SiO3→H2SiO3→SiO2→Si
Генетические ряды металлов и неметаллов взаимосвязаны. Переход от
одного вещества к другому осуществляется с помощью химических реакций.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1. Какие классы неорганических соединений вы знаете?
2. Что такие оксиды? Классификация оксидов. Их физические свойства.
Приведите примеры.
3. Какие свойства проявляют основные оксиды?
4. Какие свойства проявляют кислотные оксиды?
5. Какие свойства проявляют амфотерные оксиды?
6. Перечислите способы получения оксидов, приведите примеры
реакций.
46
7. Что такое основания? Классификация оснований, их физические
свойства. Примеры.
8. Химические свойства оснований. Приведите примеры реакций.
9. Способы получения оснований. Примеры реакций.
10. Что такое кислоты? Их классификация и физические свойства.
Примеры.
11. Химические свойства кислот. Приведите примеры реакций.
12. Способы получения кислот. Приведите примеры реакций.
13. Амфотерные гидроксиды: свойства и способы получения. Приведите
примеры реакций.
14. Что такое соли? Классификация солей и физические свойства.
Примеры.
15. Химические свойства солей. Приведите примеры реакций.
16. Способы получения солей. Приведите примеры реакций.
17. Составьте формулы следующих веществ: гидроксид стронция, оксид
хрома (III), метафосфорная кислота, гидросиликат натрия, алюминат лития,
гидроксид меди (I), сульфит никеля, нитрат бария, гидроксонитрат кальция,
борная кислота, перхлорат калия, оксид азота (IV), марганцовистая кислота,
перманганат калия.
18. Составьте формулы гидроксидов (оснований, кислот или амфотерных
гидроксидов), соответствующих следующим оксидам: CO2, CaO, SO2, ZnO,
CrO3, P2O5, N2O5, Al2O3, CuO, Mn2O7 , MnO, SO3, SiO2, K2O. Дайте названия
гидроксидам.
19. Закончите уравнения следующих реакций. Укажите, к какому классу
относится каждое вещество и дайте названия всем веществам:
1) MgO + 2HCl =
2) K
3) CaO + H
4) N
5) CO
O + P2O5 =
2
O=
2
+ KOH =
2O5
+ MgO =
2
11) ZnO + HNO
12) Ni + H
13) (NH
14) CaSO
15) Ba(OH)
2SO4(разб.)
4)2CO3
+ SiO2 =
3
+ FeCl3 =
2
+ HBr =
3
=
=
6) Р
7) NaOH + CuSO
8) Cu(OH)
9) Mg(OH)
10) K
+ Н2О =
2О5
=
4
→(toC)
2
+ H2SO4 =
2
+ Ca(OH)2
2CO3
20. Что такое амфотерность? Докажите амфотерные свойства
16) CaCO
17) NaHCO
18) HNO
19) Cl
20) CoOHCl + HCl =
+ CO2 + H2O =
3
+ NaOH =
3
+ Ca(OH)2 =
2
+ LiOH =
2O7
следующих содинений: Fe(OH)3, BeO, Mn(OH)4, SnO, PbO2, Zn(OH)2.
47
21. Напишите уравнения реакций в соответствии со схемами
превращений:
1) Сu → CuO → CuCl2→Cu(OH)2→CuSO4 → CuCl2
→Cu(OH)2→CuO→Cu
2) С→СО2→СаСО3 → Са(HCO3)2 →СаСО3 →СО2 → C
3) Fe → FeCl3 → Fe(OH)3→ FeOH(NO3)2→ Fe(NO3)3→ Fe2O3→ Fe
4) CaCO3 – CaO – Ca(OH)2 – CaCO3 – CaCI2
5) PbO2 → Pb(NO3)2 → Pb(OH)2 → Na2[Pb(OH)4]
6) P → P2O5 → H3PO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2
22. Гидроксид лития нельзя получить при взаимодействии:
1)Li и H2O 2) LiCl и KOH 3) Li2O и H2O 4) Li2SO4 и Ba(OH)
23. Гидроксид натрия реагирует в растворе с каждым веществом
набора:
1) Al2O, CO, CuCl2, HCl 2) Al2O3, HNO3, SiO2, CuCl2
3) KNO3, ZnO, H2SO4, CO2 4) CaO, HNO3, SO2, ZnO
Составьте уравнения реакций.
24. Гидроксид алюминия реагирует в присутствии воды с каждым
веществом набора:
1) HCl, MgSO4, SO3, FeO 2) SO3, HCl, KOH, Na2O
3) Fe(OH)2, HCl, P2O5, CO 4) FeО, HNO3, KOH, NaCl
Составьте уравнения реакций.
25. Серная кислота реагирует в растворе с каждым веществом набора:
1) Cu(OH)2, SiO2, BaCl2, MgO 2) Fe, Zn, Ag, Mg
3) Cu, BaCl2, MgO, Ba(OH)2 4) Na2CO3, Zno, Zn, Mgo
Составьте уравнения реакций.
26. Основный и кислотный оксиды образуются при термическим
2
разложении соли: 1) NaNO3 2) KClO3 3) NH4Cl 4) MgCO3
Составьте уравнение реакции.
N2O
27. Из предложенных формул соединений: BaCl
Al2O3, H3PO4, MgO – выписать отдельно формулы веществ, которые
5,
, NaHS, (MgOH)2SO4,
2
реагируют в растворе; а) с гидроксидом натрия; б) с серной кислотой; в) с
гидроксидом натрия и серной кислотой. Составьте уравнения всех реакций.
28. С раствором хлорида железа(II) реагирует:
1) оксид натрия 2) гидроксид калия 3) хлорид цинка 4) медь
Составьте уравнение реакций. Назовите все вещества.
29. Раствор гидроксида бария реагирует с каждым из веществ:
1) оксид серы (IV) и оксид магния
48
2) хлорид калия (раствор) и сероводород
3) углекислый газ и вода
4) хлорид железа(III) (раствор) и соляная кислота
Составьте уравнения реакций.
29. С какими веществами будет реагировать оксид серы (IV):
CuCI2, Ba(OH)2, CaO, SiO2, O2, Fe, AgNO3, H2O? Составьте уравнения реакций,
назовите все вещества.
30. С какими веществами будет реагировать хлороводородная кислота?
Mg, Fe(OH)3, CO2, H2SO4, CuSO4, P2O5, ZnO , S. Составьте уравнения
реакций.
31. С какими веществами будет реагировать гидроксид калия?
CuSO4, Fe(OH)2, AI(OH)3, NaCI, N2O5, H3PO4, BaO. Составьте уравнения
реакций.
32. С какими веществами будет реагировать сульфат меди (II)?
NaOH, P, CO, BaCI2, Zn(OH)2, Fe, Ag, HNO3, H3PO4. Составьте уравнения
реакций.
49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. И.Н. Семёнов, И.Л. Перфилова. Химия. Учебник для вузов. - СПб:
Химиздат, 2000. - 656 с.
2. Ю.М.Ерохин. Химия: Учеб. Для студ. учреждений сред. проф.
образования. 17-е изд. стер. – М: Изд. Центр «Академия», 2013. – 400 с.
3. А.С. Егоров, К.П. Шацкая и др. Репетитор по химии. Изд-е 44. Ростов-
на-Дону: Феникс, 2010.- 765 с.
4. А.С. Егоров, Г.Х. Аминова. Типовые задания и упражнения для
подготовки к экзамену по химии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2005.- 448 с.
5. И.Г.Хомченко. Сборник задач и упражнений: Учебное пособие. – М.:
ООО «Изд-во Новая волна»: ЗАО «Изд. Дом ОНИКС», 1999. – 256 с.
6. Глинка Н. Л. Общая химия. Учебник для бакалавров / Под ред.
В. А. Попкова и А. В. Бабкова. - 19-е изд., перераб. и доп.- М.: Юрайт, 2014. —
910 с.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]