Работа 2. Классы неорганических соединений.

Введение.

Проведение лабораторного занятия по данной теме диктуется необходимостью обобщения сведений по классам неорганических веществ, углуб­ление изученного в средней школе материала, а также усвоение современ­ной номенклатуры неорганических веществ.

Неорганические вещества по своему химическому составу и свойствам можно разделить на несколько классов:

1. Простые вещества.

2. Оксиды.

3. Основания (гидроксида).

4. Кислоты.

5. Соли.

Оксиды.

Простейшим классом неорганических соединений являются оксиды.

Оксиды - это соединение любого элемента с кислородом, в котором кислород непосредственно соединен с элементом:

и др.

(если связь осуществляется между атомами кислорода К-О-О-К то такие соединения называют пероксидами).

Оксиды делятся на:

1. Основные - соединения кислорода с металлами. В основных окси­дах металлы, как правило, проявляют валентность 1,2 реже 3. Основными они называются потому, что каждому из них соответствует основание (гидроксид):

	Оксид натрия		Гидроксид натрия
	Оксид магния		Гидроксид магния
	Оксид кальция		Гидроксид кальция

Если металл проявляет переменную валентность, то при названии оксида в скобках указывается валентность металла:

	Оксид меди (I)		Оксид меди (II)
	Оксид железа (II)		Оксид железа (III)

Главным свойством основных оксидов является их способность взаимодействовать с кислотами с образованием соли и воды.

Кислотные оксиды соединения кислорода с неметаллами, а также с некоторыми металлами, которые в кислотных оксидах проявляют высшую (или близкую к высшей) положительную степень окисления 1, 6, 7). Такие оксиды называются кислотными (или ангидридами кислот), потому что каждому из них соответствует кислота:

Оксид:		Соответствующая оксиду кислота:
	оксид серы (IV) сернистый ангидрид		сернистая кислота
	оксид серы (VI) сернистый ангидрид		серная кислота
	оксид фосфора (V) фосфорный ангидрид		фосфорная кислота

Главным свойством кислотных оксидов (особенно оксидов неметаллов) является их способность взаимодействовать с основаниями с образованием соли и воды:

3. Амфотерные -.оксиды металлов, которые могут взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами. Эти оксиды проявляют свойства кислотных и основных оксидов. Амфотерный характер носят оксиды некоторый металлов, II, II1, IV и некоторых других групп периодической системы эле­ментов: - оксид цинка;- оксид алюминия;- оксид берил­лия;- оксид хрома (III); - оксид свинца (II) и др.

В водных растворах щелочей такие оксиды, как правило, дают комплексные соединения:

Все перечисленные оксиды образуют соли; поэтому они называются солеобразующими оксидами, в отличии от несолеобразующих оксидов, к которым относятся - оксид азота (I),- оксид азота (II), - оксид углерода (II) и некоторые другие.

Гидроксиды.

Гидроксиды - соединения оксида с водой, полученные прямым или косвенным способом. - гидроксидам относятся основания, амфотерные гидроксиды, кислоты.

Основания - вещества, молекулы которых состоят из атома металла и гидроксильных групп: ,,; или веществ, которые образуют в водном растворе из отрицательных ионов только гидроксид ион:

Основания, растворенные в воде, называются щелочами - гид­роксид натрия; КОН - гидроксид калия;- гидроксид бария;- гидроксид кальция. Металлы, образующие в воде гидроксиды (K, Na, Ca, Вa и др.), расположены в главных подгруппах I и II группе периодической системы. К растворенным в воде основаниям относится и гид­роксид аммония , но щелочью он не является. Если металл, образующий основание, может проявлять переменную ва­лентность, то при названии гидроксида в скобках указывается валентность:- гидроксид железа (II), - гидроксид железа (III).

Главным свойством оснований является их способность взаимодейс­твовать с кислотами с образованием соли и воды:

Амфотерные оксиды.

Это вещества, которые взаимодействуют как с кислотами, так и щелочами, с образованием соли.

В водном растворе щелочей амфотерные гидроксиды чаще всего образуют комплексные соли:

Кислоты.

Кислоты - вещества, состоящие из атомов водорода, способных заме­щаться на металл, или вещества которые образуют в водном растворе из положительных ионов только ионы водорода (гидроксония):

;

По числу атомов водорода, способных замещаться на металл, разли­чают кислоты: одноосновные (- соляная кислота,- азотная кис­лота,- синильная кислота,- уксусная кислота и др.), дву­хосновные (- серная кислота,- сероводородная кислота), тре­хосновные (- фосфорная кислота,- борная кислота).

По химическому составу кислоты делятся на кислородные ,,и т.д. и бескислородные,,,.

Главным химическим свойством кислот является их способность к взаимодействию с основаниями с образованием соли и воды:

Соли.

Различают 5 типов солей: средние или нормальные, кислые, основ­ные, двойные и комплексные.

Средние или нормальные соли - продукт полного замещения водорода кислоты на металл: - сульфат натрия,- карбонат кальция.

Кислые соли - продукт неполного замещения водорода кислоты на металл. Кислые соли дают только многоосновные кислоты при недостаточном количестве основания:

При добавлении избытка щелочи кислая соль может быть переведена в среднюю соль:

Основные соли - продукт неполного замещения гидроксид - ионов в основании на кислотный остаток. Они могут быть образованы только много кислотными основаниями (основания, содержащие несколько гидроксильных групп)

Перевести основную соль в среднюю можно, действуя на нее кислотой.

Двойные соли образуются при замещении кислорода многоосновной кислоты двумя различными катионами:

карбонат натрия - калия	сульфат калия - алюминия	хлорид калия - магния

Двойные соли, как правило, существуют только в кристаллическом состоянии.

Комплексные соли - такие вещества, в состав которых входит комплексный ион. Примерами комплексных солей могут быть продукты растворения амфотерных гидроксидов в щелочах: - тетрагидроксоалюминат натрия,- тетрагидроксоцинкат натрия.

Номенклатура солей и кислот.

Для наименования солей пользуются русской и международной номенклатурой.

Русское название соли составляется из названия кислоты и названия металла: - углекислый кальций. Для кислых солей вводится добавка "кислый":- кислый углекислый кальций. Для названия основных солей добавка "основная":- основная сернокислая медь.

Наибольшее распространение получила международная номенклатура. Названия солей по этой номенклатуре состоят из названия атома и назва­ния катионов: - нитрат калия. Если металл имеет разную валент­ность, то ее указывают в скобках:- сульфат железа (II),- сульфат железа (III).

Для солей кислородосодержащих кислот в название вводят суффикс "ат", если кислотообразующий элемент проявляет высшую валентность: -нитрат калия; суффикс "ит", если кислотообразующий элемент проявляет низшую валентности- нитрит калия. В тех случаях, когда кристалообразующий элемент образует кислоты более чем в двух валентных состояниях, применяют суффикс "ат". При этом, если он проявляет высшую валентность, добавляют префикс "пер":- перхлорат калия, если низшую - то применяют суффикс "ид" и префикс "гипо":- гипохлорит калия. Для солей, образованных кислотами, содержащими разное коли­чество воды, добавляются префиксы "мета" и "орто". Например:- метафосфат натрия (соль метафосфорной кислоты),- ортофосфат натрия (соль ортофосфорной кислоты).

В название кислой соли вводят приставку "гидро": - гидро­фосфат натрия (если в молекуле один атом водорода) и приставку "гидро" с греческими числительными (если атомов водорода больше одного):- дигидрофосфат натрия. В названия основных солей вводится приставка "гидроксо". Например,- хлорид гидроксожелеэа (II).

Формулы кислот и названия их атомов.

Формула	Анион	Название аниона
		Международное	Русское
		фторид	фтористый
		хлорид	хлористый
		бромид	бромистый
		йодид	йодистый
		сульфид	сернистый
		гидросульфид	кислый сернистый
		нитрит	азотистокислый
		нитрат	азотокислый
		ацетат	уксуснокислый
		перманганат	марганцовокислый
		сульфат	сернокислый
		гидросульфат	кислый сернокислый
		карбонат	углекислый
		гидрокарбонат	кислый углекислый
		сульфит	сернокислый
		гидросульфит	кислый сернокислый
		метасиликат	метокремневокислый
		ортосиликат	ортокремневокислый
		фосфат	фосфорнокислый
		гидрофосфат	кислый фосфорнокислый однозамещенный
		дигидрофосфат	кислый фосфорнокислый двузамещенный
		гипохлорит	хлорноватокислый
		хлорит	хлористокислый
		хлорат	хлорноватокислый
		хромат	хромовокислый
		дихромат	двухромовокислый
		дифосфат	двуфосфорнокислый
		перхлорат	Хлорнокислый

Экспериментальная часть.

ОПЫТ 1. Получение оксидов и испытание их характеристик.

1. Оксид и гидроксид магния.

Поместите в пробирку небольшое количество оксида магния и при­бавьте туда же 5-10 мл воды. Взболтайте содержимое пробирки и испытайте реакцию среды 1-2 каплями раствора фенолфталеина. Отметьте реакцию среды. Составьте уравнение реакции и сделайте вывод о характере оксид;

1.2. Оксид кальция .

Небольшой кусочек мела взять железными щипцами и прокалить над пламенем горелки в течение 3-5 минут. Охлажденный прокаленный кусочек поместить в фарфоровую чашку и залить небольшим количеством воды. Ис­пытать индикатором (фенолфталеином), отметить окраску и сделать вывод о характере среды. Написать уравнение реакции.

ОПЫТ 2. Получение кислот.

2.1 Угольная кислота .

Из аппарата Киппа пропустить углекислый газ в пробирку с водой в течение нескольких минут. Испытать раствор индикатором (метилоранжем или лакмусом). Написать уравнение реакции.

ОПЫТ 3. Получение оснований.

3.1 Гидроокись кальция .

К оксиду кальция прилить немного капель воды, размешать, испытать

индикатором. Записать реакцию среды и составить уравнение реакции.

3.2 Гидроокись алюминия .

В пробирку налейте 2-3 мл раствора соли алюминия и прибавьте при­мерно такой же объем раствора . Содержимое пробирки распределите в две пробирки. В одну из пробирок при взбалтывании прилейте по каплям 10% раствор соляной кислоты до полного растворения осадка. Во вто­рую пробирку прилейте 10% раствор гидроокиси натрия также до пол­ного растворения осадка. Составьте уравнения реакций. Сделайте вывод о характере гидроксида алюминия.

ОПЫТ 4. Получение солей.

4.1. Взаимодействие кислот с основными оксидами.

В три конические пробирки внести по несколько кристаллов оксида меди и оксида магния. Прибавить по 5-6 капель соляной или серной кис­лоты. В случае необходимости применить нагревание. Отметить цвета получившихся растворов и написать уравнения реакций.

4.2 Взаимодействие металла с солью другого металла в две пробирки внести по 12-15 капель раствора сульфата меди и нитрата свинца. В первую положить немного металлического железа, во вторую - цинка. Наблюдать происходящие реакции, составить уравнения. Сделать вывод, в каких случаях происходит постепенное вытеснение ме­таллов из их солей.

4.3. Получение основной соли.

К раствору сульфата меди по каплям прибавлять раствор гидроксида натрия до образования осадка. Содержимое пробирки нагреть и наблюдать изменение цвета осадка. Составить уравнение реакции.

4.4 Получение кислой соли.

Наполнить пробирку на 1/2 ее объема известковой водой (раствор) и пропустить через нее диоксид углерода из аппарата Киппа (под тягой). Отметить появление осадка карбоната кальция. Продолжать пропускать диоксид углерода до растворения осадка, которое, происходит вследствие образования кислой соли. Составить уравнения ре­акций.

5. Получение нормальной соли из кислой.

К полученному в опыте 4.4. раствору кислого карбоната кальция прилить несколько капель известковой воды. Наблюдать образование осадка. Составить уравнение реакции.

Контрольные вопросы и задачи:

1. Какие из приведенных оксидов являются основными: ,,,,?

2. Исходя из валентности хрома в соединениях, решите, какой из оксидов носит кислотный характер: ,,?

3. Какие из перечисленных оксидов будут реагировать с :, , , , ?

4. Какие из перечисленных гидроксидов являются амфотерными: , , , , , , ?

5. Какие из приведенных кислот могут образовывать кислые соли: , , , , ?

6. Рассчитать, сколько миллилитров (при нормальных условиях) получится при сжигании 1,6 г серы?

7. Сколько мл растворапотребуется для нейтрализации 20 млраствора?

8. Как изменяется характер оксидов и гидроксидов в группах сверху вниз?

9. Напишите формулу ванадиевой кислоты, вольфрамата кальция, перхлората калия.