Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальная металлургическая академия Украины

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Хімія / xm-01-005.doc

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2016

Размер:

603.14 Кб

Скачать

☆

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

Міністерство освіти і науки україни

КРИВОРІЗЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХІМІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторної роботи та самостійного вивчення розділу загальної хімії

«ОСНОВНІ КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК»

для студентів I курсу

всіх спеціальностей

денної та заочної форм навчання

Кривий Ріг

2007

Укладачі: Мовчан В.В., Мовчан О.Г., кандидати хім. наук, доценти

Вiдповiдальний за випуск: Мовчан В.В.

Рецензент: к.х.н., доц. Удовенко О.П.

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи та самостійного вивчення розділу хімії «Основні класи неорганічних сполук» для студентів 1 курсу всіх спеціальностей містять основні відомості з класифікації, номенклатури, властивостей, добування та застосування неорганічних сполук, методики виконання дослідів, приклади, а також питання для самоконтролю та задачі для самостійного розв’язування.

РОЗГЛЯНУТО

на засіданні кафедри хімії

СХВАЛЕНО

на вченій раді

металургійного факультету

Протокол №

від «___» _______200_ р.

Протокол №

від «____» ________200_ р.

ЗМІСТ

1. Теоретична частина 4

1.1. Оксиди 4

1.2. Гідрати оксидів 9

1.2.1. Основи 9

1.2.2. Амфотерні гідроксиди 10

1.2.3. Кислоти 11

1.3. Солі 13

2. Практична частина 17

2.1. Лабораторна робота "Основні класи неорганічних сполук" 17

3. Домашня підготовка до лабораторної роботи 20

3.1. Запитання для самоконтролю 20

3.2. Задачі для самоконтролю 21

4. Література 23

Теоретична частина

Хiмiчнi сполуки рiзного якiсного та кiлькiсного складу подiляють на дві великi групи: неорганiчнi сполуки та органiчнi. Складні неорганiчнi сполуки дiлять на основнi та неосновнi класи. До основних класiв неорганiчних сполук вiдносять: оксиди, основи, кислоти та солi.

Взаємозв'язок між найважливішими класами неорганічних речовин ілюструє класична схема (рис.1.1).

Оксиди

Оксиди – це складні речовини, що складаються з двох елементів один з яких оксиген(кисень) в ступені окиснення -2

У оксидах усі атоми оксигену безпосередньо зв'язані з атомами більш електропозитивних елементів, а співвідношення компонентів відповідає правилам валентності, на відміну від усіх інших сполук елементів з оксигеном (пероксидів, супероксидів, озонідів, субоксидів).

У сполуках оксигену з флуором (фтором) аніоноутворю-вачем є більш електронегативний флуор, тому, наприклад, сполуку OF₂ відносять не до оксидів, а до фторидів, у яких ступінь окиснення оксигену +2.

Трапляються кисневi сполуки, якi можна вважати змiшаними оксидами, або ж солями, утвореними металом та кислотою того ж металу у вищому ступенi окиснення, наприклад:

Pb₂O₃ = PbO·PbO₂ = PbPbO₃ ; Fe₃O₄ = FeO·Fe₂O₃ = Fe(FeO₂)₂.

При написаннi структурних формул оксидiв необхiдно пам'ятати, що в оксидах, до складу яких входять кiлька атомiв одного і того ж елемента, зв'язок мiж ними здiйснюється через оксиген, наприклад: N₂O₃ - O=N-O-N=O.

За здатністю утворювати солі розрізняють несолетворні (N₂O, NO, CO) та солетворні оксиди. Останні поділяють на кислотні (СО₂, N₂O₅, CrO₃), основні (CaO, Na₂O, CrO) і амфотерні (ZnO, AI₂О₃, Сг₂О₃).В табл.1.1 наведено дані про хімічний характер оксидів залежно від ступеня окиснення елемента, а також формули відповідних гідратів оксидів.

Рис.1.1. Схема взаємозв`язку між найважливішими класами неорганічних сполук

За сучасною номенклатурою назви оксидів починаються словом "оксид", далі йде назва відповідного елемента в родовому відмінку, а якщо елемент^:утворює кілька оксидів, вказують його ступінь окиснення, наприклад, Al₂O₃– оксид алюмінію, FeO – оксид феруму(II), Fе₂O₃ – оксид феруму(ІІІ), Р₂О₅– оксид фосфору(V), С1₂О₇ – оксид хлору (VII) і т.д.

Кислотними називають оксиди, яким відповідають кислоти. Утворюють кислотні оксиди, як правило, неметали, а також метали з високим ступенем окиснення (від +5 до +8).

Таблиця 1.1.

Хімічний характер оксидів та відповідних їм форм гідратів оксидів

Ступінь окис-нення еле- мента	Фор-мула оксиду	Формула кислоти, гідрок-сиду	Хімічний характер оксидів
Ступінь окис-нення еле- мента	Фор-мула оксиду	Формула кислоти, гідрок-сиду	Основний	Амфотерний	Кислотний
+1	Е₂О	Е(ОН)	Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Cu, Ag, Au, Tl, Hg	—	СІ, Вг
+2	EО	Е(ОН)₂	Mg, Ca. Sr, Ba, Ra, Cd, Hg*, Eu, Sm, Yb, V, Cr, Mn, Re, Fe, Co,Ni	Be, Zn, Cu, Ge, Sn, Pb	—
+3	Е₂О₃	Е(ОН)₃ ЕО(ОН)	Y, La, Ac, Tl, Ce. Gd, Yb, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Bi, V, Mn, Re	Au, Al, Ga, In, Sc, Sb, Cr, Fe, Ni, Co, Ir, Rh	В, N, Р, As
+4	EО₂	Е(ОН)₄ ЕО(ОН)₂	Th, U, Pu, Am, Cm, Np	Ce, Ge, Sn, Pb, Ті, Zr, V, Mn	С, Si, S, Se, Те
+5	Е₂О₅	Е(ОН)₅ ЕО(ОН)₃ ЕО₂(ОН)	Pa, Np, Pu	Nb, Та	N, Р, V, As, Sb
+6	ЕО₃	ЕО₂(ОН)₂	—	U, Np, Pu, Am	S, Se, Те, Сг, Мо, W, Mn, Re, Fe, Xe
+7	Е₂О₇	ЕО₃(ОН)	—	—	СІ, І, Mn, Re
+8	EО₄	ЕО₂(ОН)₄	—	—	Os, Ru, Xe

*) елементи, для яких гідрати оксидів у вільному стані не добуто

При взаємодії з основами та основними оксидами кислотні оксиди утворюють солі, причому кислотний оксид входить до кислотного залишку:

СО₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + Н₂О; SiO₂ + СаО = СаSiO₃

СгО₃ + 2КОН = К₂СrO₄ + Н₂О ; N₂O₅ + Na₂О = 2NaN0₃

Р₂0₅+ ЗСа(ОН)₂ = Са₃(Р0₄)₂+ ЗН₂О; Mn₂O₇ + ВаО = Ba(MnO₄)₂

Більшість кислотних оксидів реагують з водою, утворюючи кислоти: SO₃ + H₂O = H₂S0₄;N₂0₅ + Н₂0 = 2HN0₃ ,

але є оксиди, які з водою безпосередньо не взаємодіють (SiO₂, MoO₃). Їм відповідають нерозчинні у воді кислоти (H₂SiO₃, H₂MoO₄), які можна добути з відповідних солей реакціями обміну.

Якщо будь-яким способом від кислоти відняти воду, лишиться кислотний оксид. Тому кислотні оксиди ще називають ангідридами кислот (зневоднена кислота). На практиці, щоб знати, який ангідрид відповідає тій чи іншій кисневій кислоті, треба подумки відняти від кислоти воду до повного вилучення атомів гідрогену. Якщо ж до оксиду додати воду, знайдемо формулу кислоти, яка йому відповідає. Наприклад, кислотам H₂SeO₄, H₃PO₄, НСІО₄, Н₃ВО₃, відповідають ангідриди SeO₃, P₂O₅, C1₂O₇, B₂O₃, a оксидам SO₂, N₂O₃, V₂O₅, C1₂O, CrO₃, Мп₂О₇, відповідають кислоти H₂SO₃, HNO₂, HVO₃, HC1O, H₂CrO₄, HMnO₄.

Основним оксидам відповідають основи. Утворюють їх метали з низьким ступенем окиснення +1 або +2. Реагуючи з кислотами і кислотними оксидами, основні оксиди утворюють солі:

СuO + 2HNO₃ = Сu(NО₃)₂+ H₂O, Ag₂O + СгО₃ = Ag₂CrO₄

З водою основні оксиди, як правило, не реагують, за винятком оксидів самих активних металів - лужних і лужноземельних:

Li₂O + Н₂О = 2LiOH BaO + H₂O = Ba(OH)₂

Амфотерні оксиди мають властивості як основних, так і кислотних оксидів. Це залежить від того, з чим даний амфотерний оксид реагує - з кислотою (кислотним оксидом) чи з лугом (основним оксидом). Амфотерні оксиди утворюють теж лише метали, але із ступенем окиснення +3, +4, (іноді +2): BeO, ZnO, АІ₂О₃, SnО₂та інш.

При вивченні хімічних властивостей амфотерних оксидів інколи труднощі викликають рівняння реакцій взаємодії їх з лугами та основними оксидами. Слід пам'ятати, що обов'зковим продуктом таких реакцій є сіль, а оскільки амфотерний оксид виступає при цьому в ролі кислотного, він входить до кислотного залишку солі. Щоб визначити склад кислотного залишку, треба, як уже говорилося, подумки додати до оксиду воду (насправді, амфотерні оксиди з водою не реагують) і встановити, яка кислотна форма відповідає даному оксиду. Так, оксиду ZnO відповідає кислотна форма H₂ZnО₂, у оксиду А1₂О₃ є дві кислотні форми: НА1О₂і Н₃А1О₃, оксиду SnO₂ відповідає кислота Н₂SnO₃ і т. д.

А1₂О₃+ 2NaOH 2NaAlO₂+ Н₂О; ZnO + ВаО BaZnO₂

Al₂O₃ + 6NаОН 2Nа₃АlO_з+ЗН₂О; SnO₂+K₂OK₂SnO₃

З кислотами та кислотними оксидами амфотерні оксиди реагують як основні:

ZnО + 2НСІ = ZnCl₂ + Н₂О; А1₂О₃+3SO₃Al₂(SO₄)₃ Таким чином, аналізуючи рівняння реакцій за участю оксидів приходимо до висновку, що між собою реагують оксиди, наділені протилежними функціями - кислотною і основною. Внаслідок реакції утворюється тільки сіль. При взаємодії оксидів з кислотою чи основою обов'язковими продуктами реакцій є сіль і вода.