Metodichka_po_khimii
.pdf
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра«Технологииметаллов»
ХИМИЯ
Методическиеуказаниякпрактическимзанятиям идлясамостоятельнойработыстудентов
ВАЖНЕЙШИЕКЛАССЫИНОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКИХСОЕДИНЕНИЙ
Могилев2009
УДК 54 ББК 24
Х 46
Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением
ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»
Одобрено кафедрой «Технологии металлов» «7» мая 2009 г., протокол № 11
Составители: канд. биол. наук, ст. преподаватель И. А. Лисовая; канд. техн. наук, доц. Г. Ф. Ловшенко
Рецензент канд. хим. наук И. В. Гарист
В методических указаниях приведены общие принципы и приемы построения названий неорганических соединений с учетом поправок, принятых в русскоязычной химической номенклатуре. Рассмотрены классификации неорганических соединений по составу и по химическим свойствам. Изложены основные характеристики (состав, классификация, номенклатура, физические и химические свойства, способы получения) важнейших классов неорганических соединений: оксидов, кислотных, основных, амфотерных гидроксидов, солей. Приведены уравнения соответствующих химических реакций.
|
Учебное издание |
|
|
ХИМИЯ |
|
Ответственный завыпуск |
Д. И. Якубович |
|
Технический редактор |
А. А. Подошевко |
|
Компьютерная верстка |
Н. П. Полевничая |
|
Подписановпечать |
. Формат60×84/16. Бумагаофсетная. ГарнитураТаймс. |
|
Печатьтрафаретная. Усл.-печ. л. |
. Уч.-изд. л. |
. Тираж165 экз. Заказ № |
Издательиполиграфическоеисполнение Государственноеучреждениевысшегопрофессиональногообразования
«Белорусско-Российскийуниверситет» ЛИ№02330/375 от29.06.2004 г. 212000, г. Могилев, пр. Мира, 43
© ГУВПО«Белорусско-Российский университет», 2009
31
Приложение А
(рекомендуемое)
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li Cs К Са Ва Na Mg Al Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb (H2) Cu Ag Pt Au
30
5 Какие из перечисленных ниже оксидов взаимодействуют со щелочами: СrО3, ZnO, Р2О5, SiO2, NiО, SO 3, ВаО, ВеО? Составьте соответствующие уравненияреакций их взаимодействия с гидроксидом калия.
6 Какие соли называют средними, кислыми, основными? Какие из перечисленных солей относятся к средним, кислым, основным: Na2HPO4,
А1( ОH) 2С1, СаНРО4, (ZnOH)2SO4, Fe2(SO4)3, (CuOH)2CO3, Na2CO3, ZnOHCl, KH2PO4? Назовитеэти соли.
7 Какими способами можно получить оксиды, кислоты, основания и
соли?
8 Составьте уравнения реакций между соответствующими кислотами и основаниями, приводящих к образованию следующих солей: Na2S, K2HSO4, Na2HPO4, Fe2(SO4)3, MgOHCl, MgCl2, CuSO4.
9 Запишите формулы следующих соединений: дигидрофосфат натрия, гидрокарбонат кальция, нитратдигидроксоалюмимия, хлорид дигидроксожелеза (III),оксид фосфора(V),оксид хрома(III),перманганат калия, сульфид меди (I), оксиджелеза(III).
Список литературы
1 Глинка, Н. Л. Общая химия :учеб . пособие для вузов / Н. Л. Глинка ;под ред. А. И. Ермакова. – 30еизд., испр. –М . :Интеграл -Пресс, 2006. – 728 с.
2 Неорганическая химия. Т. 1 : Физико-химические основы неорганической химии /Под ред. Ю. Д. Третьякова. – М. :Академия , 2004. – 240 с.
3 Жарский, И. М. Теоретические основы химии : учеб. пособие / И. М. Жарский, А. Л. Кузьменко, С. Е. Орехова. – Минск :Аверсэв , 2004. – 397 с.:ил .
4 |
Хомченко, |
И. |
Г. Общая химия : учебник/И. |
Г. Хомченко. – М. : |
НоваяВолна, 2002. – 464 |
с. |
|
||
5 |
Гольбрайх, |
З. |
Е. Сборник задач и упражнений по химии : учеб. |
|
пособие /З. Е. Гольбрайх, Е. И. Маслов. – 6-е изд. – М. :АСТ ;Астрель, 2004. – 383 с.
6 Глинка, Н. Л. Задачи и упражнения по химии / Н. Л. Глинка. – Л. :
Химия, 2004. – 274 с.
3
1 Номенклатура неорганических веществ
Система наименований химических соединений длительное время развивалась хаотично, наименования давались в основном первооткрывателями каких-либо соединений. Многие вещества известны настолько давно, что происхождение их наименований носит легендарный характер. Исторически сложившиеся «собственные имена» выделяют как тривиальные названия. Они не вытекают из каких-либо единых систематических принципов, не выражают строения соединения и чрезвычайно разнообразны.
Например: вода, аммиак, рудничный газ, соляная кислота, озон, винный спирт, ванилин и т. д .
Систематическая номенклатура. Исходя из смыслового содержа-
ния этого термина, систематической можно назвать любую номенклатуру, имеющую в основе какую-либо систему. Поэтому все научные номенклатуры, за исключением системы тривиальных названий, являются систематическими.
Современная номенклатура химических соединений в основном базируется на правилах ИЮПАК(IUPAC) – Международного союза теоретической и прикладной химии, которые разрабатывались, начиная с 40хгг. XX в. Правила ИЮПАК определяют общие принципы и приемы построения названий соединений и периодически пересматриваются. Наиболее значительные изменениявводились в 1979 и в 1993 гг.
Обратите внимание, что в настоящем методическом пособии сложные неорганические вещества называются в соответствии с правилами, принятыми в русскоязычной литературе по химии. В этом случае название электроотрицательной части( аниона) дается в именительном падеже, а на-
звание электроположительной части( катиона) |
–в родительном падеже. |
Например: Fe2O3 – оксид железа(III), NaOH – |
гидроксид натрия, K 2SO4 – |
сульфат калия. Именно такой подход к названию неорганических веществ использован в новом школьном учебнике «Химия» – 8 класс (2004). В пока еще действующих школьных учебниках по химии до 2004 г. издания применяется международная номенклатура, согласно которой сначала называется катион, а затем –анион . Например, Fe 2O3 –железо (III)-оксид, NaOH – натрийгидроксид, K2SO4 – калий-сульфат.
Номенклатура неорганических веществ основана на наиболее простой и постоянной во времени характеристике –химическом составе, который показывает атомы элементов, образующих данное вещество, в их числовом отношении. Номенклатура состоит из формул и названий. Химическая формула –изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Химическое название –изображение состава вещества с помощью слова или группы слов. Построение химических формул и названий определяетсясистемой номенклатурных правил.
4
Символы и наименования химических элементов приведены в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. При составлении названий веществ обычно применяют русские наименования элементов, например, дикислород, дифторид ксенона, селенат калия. По традиции для некоторых элементов в производные термины вводят корни их латинских
наименований.Используются следующиечисловые |
приставки: |
|
|||||
1 |
–моно |
4 |
– тетра |
7 – |
гепта |
10 – |
дека |
2 |
–ди |
5 |
– пента |
8 |
– окта |
11 – ундека |
|
3 |
– три |
6 |
– гекса |
9 – |
нона |
12 – додека |
|
Номенклатура отдельных классов неорганических соединений будет представленав соответствующих разделах.
2 Классификация неорганических веществ
Все вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества состоят из одного элемента, в состав сложных входит два или более элементов. Простые вещества условно делятна металлыи неметаллы.
|
Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковко- |
|||
стью, |
тягучестью, |
могут прокатываться в листы или вытягиваться в прово- |
||
локу, |
обладают хорошей тепло- и электропроводностью. |
При комнатной |
||
температуревсеметаллы( |
кромертути)находятся втвердом состоянии. |
|||
|
Неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, хруп- |
|||
ки, плохо проводят теплоту и электричество. Некоторые из них при обычных условияхгазообразны.
Сложные вещества в зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химической связи между атомами делят на органические, неорганические элементоорганические.
Неорганическая химия охватывает химию всех элементов периодической системы. Неорганические вещества разделяются на классы либо по составу (двухэлементные или бинарные соединения и многоэлементные соединения; кислородсодержащие, азотсодержащие и т. д.), либо по химическим свойствам, т. е. по их функциональным признакам (кислотноосновным, окислительно-восстановительным ит.д.).
2.1 Бинарныесоединения
К важнейшим бинарным соединениям относятся любые соединения только двух различных элементов. Например, бинарными соединениями азота и кислорода являются: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5; бинарные соединения меди и серы: Cu2S, CuS, CuS2. В формулах бинарных соединений
|
|
29 |
Решение |
|
|
1 |
Железо при нагреваниис |
серойобразуетсульфид железа(II): |
|
|
Fe + S = FeS. |
2 |
Соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном рас- |
|
творе,еслиодин изпродуктов реакции выпадает в осадок: |
||
|
АgN О3 + NаС l =Аg Сl↓ + Nа NО3 . |
|
3 |
Солиобразуются при растворении металлов вкислотах: |
|
Zn + Н2SО4 = ZnSО4 + Н2↑.
Задача 3. Приведите примерыреакций образованияоснования: 1)из двух простых веществ; 2)из двух сложных веществ;
3)из простого и сложного вещества.
Решение
1 Из двух простых веществ можно получить единственное основание – аммиак:
N2 + 3H2 = 2NH3.
Реакция протекает при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.
2 Два сложных вещества, образующих основание, – это, например, оксид щелочного металлаивода:
К2О+Н 2О= 2 КОН.
3 Щелочные и щелочноземельные металлы активно реагируют с водой, образуя щелочь иводород :
Ва+ 2 Н2О=Ва( ОН) 2 + Н2↑.
Вопросыи упражнения для самопроверки
1 Охарактеризуйтеосновные |
классы неорганическихсоединений. |
|
2 Охарактеризуйте химические свойства основных, |
кислотных, ам- |
|
фотерных оксидов.
3 Какие из перечисленных ниже оксидов способны взаимодейство-
вать с кислотами: Сr2О3, ZnO, N2O, СаО, P 2O5, С O2, SiO2 MgO, Fe2О3,
Аl 2O3? Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействия ссоляной кислотой.
4 Составьте уравнения реакций взаимодействия с водой следующих оксидов: Р2O5, Na2O, SO3, N2O5, CaO, CrO3. К какому классу соединений относятсяполученные вещества?
28
мотивируясвой ответ;
– по названиюсоставлять формулыхимических соединений;
–по формулеопределять название химического соединения;
–составлять реакции химических превращений согласно приведен-
ным цепочкам,даватьим |
пояснения; |
– составлять генетические ряды для различных элементов в разной |
|
степени окисления. |
|
Примерешенияы |
задач |
Задача 1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующиепревращения:
CuSO4 → Сu → СuО → CuCl2 → Cu(OH)2 → Cu(OH)NO3 → Cu(NO3)2.
Решение
1 Медь можнополучитьиз соли меди (II) пореакции замещения: CuSО4 + Fe = FeSО4 + Сu.
2 Оксид меди (II) получим, сжигаямедь вкислороде: 2Сu + O2 = 2СuО.
3 Оксид меди (II)растворяется в соляной кислоте, образуя хлорид меди (II):
СuО + 2HCI = СuСl +Н 2O.
4 Гидроксид меди (II)можно получить, добавив к раствору хлорида меди (II) раствор щелочи:
CuCl2 + 2КOН = Cu(OH)2 + 2KCI.
5 Основная соль–гидроксонитрат меди (II) – получится при обработке гидроксида меди (II)азотной кислотой, взятой в количестве, достаточном для замещения одной гидроксогруппы, т.е. 1моль НNО 3 на 1моль
Сu(ОН) 2:
Cu(OH)2 + HNO3 = Cu(OH)NO3 + Н2O.
6 При действии избытка азотной кислоты на гидроксонитрат меди (II) получаетсянитрат меди (II):
Cu(OH)NO3 + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O.
Задача 2. Приведите примерыобразования соли: 1)из двух простых веществ; 2)из двух сложных веществ;
3)из простого и сложного вещества.
5 |
|
|
металлы всегда предшествуют неметаллам: SnCl2, AINЕсли. |
бинарное со- |
|
единение образовано двумя неметаллами, |
то на первом месте ставится |
|
символ того элемента, который располагается левее в следующей последовательности:
В, Si, С, As, Р,Н, Те, Se, S, I, Br, CI, N, О, F.
Например, СВr 4, Н2О, SF 6. Если бинарное соединение состоит из двух металлов, то первым указывается металл, располагающийся в большом периоде раньше (от начала периода). Если оба металла находятся в одной группе, то первым указывается элемент с большим порядковым номером.
Например, CuZn, AuCu3.
Бинарные соединения подразделяются на классы в зависимости от типа неметалла (таблица 1),а остальные бинарные соединения относят к соединениям междуметаллами – интерметаллидам.
Таблица 1 –Классификациябинарных |
соединенийпотипунеметалла |
|||
|
|
|
|
|
Класс |
Неметалл |
Пример формулы соединения |
Название |
|
|
|
|
|
|
Галогениды |
F, CI, Br, I |
|
NaCl |
Хлориднатрия |
Оксиды |
О |
|
FeO |
Оксиджелеза(II) |
Халькогениды |
S, Se,Те |
|
ZnS |
Сульфидцинка |
Пниктогениды |
N, P, As |
|
Li3N |
Нитридлития |
Гидриды |
Н |
|
CaH2 |
Гидридкальция |
Карбиды |
С |
|
SiC |
Карбидкремния |
Силициды |
Si |
|
FeSi |
Силициджелеза |
Бориды |
В |
|
Mg3B2 |
Боридмагния |
Их названия образуются из латинского корня названия неметалла с окончанием «ид» и русского названия менее электроотрицательного элемента в родительном падеже( см. таблицу 1). Если менее электроотрицательный элемент может находиться в разных окислительных состояниях, то после его названия в скобках указывают римскими цифрами степень окисления. Так, Сu2О–оксид меди (I),С uО–оксид меди (II),СО – оксид углерода (II), СО2 – оксид углерода (IV), SF6 – фторид серы (VI)Можно.
также вместо степени окисления указывать с помощью греческих числительных приставок стехиометрический состав соединения: СО –моноок - сид углерода (приставку «моно» часто опускают), СO2 –диоксид углерода, SF6 –гексафторид серы, Fe3O4 –тетраоксид трижелеза. Для отдельных бинарных соединений сохраняют традиционные названия: Н2О– вода, NH3 – аммиак, РНз – фосфин.
Избинарных соединенийнаиболееизвестны оксиды.
|
6 |
|
По химическимсвойствам |
неорганическиеоединения |
можно разде- |
лить наоксиды, гидроксидыисоли. |
|
|
2.2 Оксиды |
|
|
2.2.1 Определение. Состав истроение оксидов. |
|
|
Оксиды –соединения, |
состоящие из двух элементов, одним из кото- |
|
рых являетсякислородв степени окисления–2.
Например,СаО – оксидкальция, SО 3 –оксид серы (VI).
Следует отличать оксиды от пероксидов, в составе которых кислород находится в степени окисления –1. В этих соединениях атомы кислорода связаны друг с другом. Примеры: Н2О2 –пероксид водорода, ВаО2 –пе - роксид бария. По своей природе пероксиды представляют собой соли оченьслабой кислоты пероксида (перекиси) водорода Н2О2.
Ионными можно считать практически лишь оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, остальные оксиды –ковалентные соединения (тип связи –ковалентная полярная). В случае ковалентной связи кристаллическая решетка оксида может быть атомной( например, в SiО2) или молекулярной (если рассматривать оксиды в твердом состоянии). Примерами последних могутбыть: СО2, SО 2 ит. д.
2.2.2 Классификация и номенклатураоксидов.
По функциональным признакам оксиды подразделяются на солеобра-
зующие и несолеобразующие (безразличные). Солеобразующие оксиды, в свою очередь,делятся на основные,кислотные и амфотерные (таблица 2).
Иногда оксиды металлов, в которых степень окисления металла
равна +2,являются амфотерными,например |
: ВеО, ZnO, SnO, PbO. |
|
В то же время некоторые оксиды, в которых степень окисления ме- |
||
талларавна +3, являютсяосновными, например: Y2О3, La2О3. |
||
Несолеобразующие( |
безразличные) |
оксиды не имеют со- |
ответствующих гидратов, которые бы являлись кислотами или основания-
ми.Примеры: NO, N2О, CO, SiO.
Такиеоксиды непроявляют никислотных ,ни основныхсвойств. Номенклатура оксидов соответствует номенклатуре бинарных со-
единений (см. подраздел2.1). Существуют т. н. двойные оксиды – оксиды,
содержащие атомыэлементов |
различных степенях окисления: |
|
Fe3О4 – оксиджелеза(II, III) –О·Fe |
2О3; |
|
Pb2O3 – оксидсвинца(II, IV) – PbO |
PbO2. |
|
27
3.5 Связь между классами неорганических соединений
Между простыми веществами, оксидами, кислотами, основаниями и солями существует генетическая связь, а именно –возможность их взаимного перехода. Так, например, простое вещество металл кальций в результате соединения его с кислородом превращается в оксид кальция. Оксид кальция при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция, а последний при взаимодействии с кислотой превращается в соль. Эти превращения можнопредставитьсхемой
Са → СаО → Са(ОН)2 → CaSО 4.
К тому же продукту можно прийти исходя из неметалла, например
серы:
S→ SО3 → H2SO4 → CaSО 4.
Итак,различными путями полученаодна ита жесоль.
Возможен и обратный переход –от соли к другим классам неорганических соединений и простым веществам. Например, от сульфата меди путем его взаимодействия со щелочью можно перейти к гидроксиду меди (II), от него с помощью прокаливания– оксиду меди (II), а из последнего посредством восстановления водородом при нагревании получить простое вещество медь:
CuSО4 → Cu(OH)2 → CuO→ Сu.
Подобная связь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической. Однако следует иметь в виду, что часто получение веществ осуществляется не прямым, а косвенным путем. Например, гидроксид меди (II)нельзя получить реакцией взаимодействия оксида меди (II) с водой, так как в этом случае взаимодействие отсутствует. Тогда применяют косвенный путь: на оксид меди (II) действуют кислотой, получают соль, а из соли действием раствора щелочи получаютгидроксид меди (II).
Генетическую связь между классами неорганических соединений можно выразитьсхемой
Металл→ Основной оксид→ Основание
↓
Соль
↑
Неметалл→ |
Кислотныйоксид →Кислота |
Студент,изучивший |
данную тему,должен уметь: |
– определять принадлежность вещества к тому или иному классу,
26
3 Кислые соли вступают в такие же реакции, как и средние. Напри-
мер, в обменныереакциисолей другс |
другом: |
Са( НСО3)2 + Na2CО3 =СаСО 3↓+ 2NaHCО 3. |
|
3.4.6 Важнейшиепр дставители |
класса солей. |
Многообразие солей и широкий спектр их использования человеком в бытуи практическойдеятельности представим в видетаблицы10.
Таблица 10 –Бытовые названия иприменение важнейшихсолей
Формула соли |
|
|
Название (применение) |
|||
|
|
|
|
|||
NaCl |
Повареннаясоль( |
сырьедляполучения хлора,солянойки- |
||||
|
слоты,используетсяв |
красильномделеимыловарении) |
||||
Na2CО3 |
Кальцинированнаясода |
Потребляетсястекольной,мылова- |
||||
ренной,целлюлозно -бумажнойи |
||||||
Na2CО3 ·10Н2О |
Кристаллическаясода |
др.отраслями промышленности |
||||
NaNО3 |
Чилийскаяселитра (удобрение) |
|
|
|||
Na2SiО3 |
Силикатнатрия (изготовлениеканцелярского «силикатного» |
|||||
|
клея) |
|
|
|
|
|
Na2SО4 ·10Н2О |
Глауберовасоль (слабительное) |
|
||||
KMnО 4 |
Перманганкалият(«марганцовка |
») |
|
|||
К2СО3 |
Поташ( получениемыла,тугоплавкого |
стекла) |
||||
KNО 3 |
Калийнаяселитра |
(входит всостав пороха) |
||||
K2Cr2О7 |
Хромпик( хорошийокислитель |
) |
|
|||
KClO3 |
Бертолетовасоль( |
входитв составспичечнойголовки) |
||||
CaCl2 |
Хлористыйкальций( |
|
осушитель) |
|
||
CaCО3 |
Известняк,мел, мрамор,кальцит |
|
||||
CaSО4·2Н 2О |
Гипс (получениевяжущихматериалов |
) |
||||
2CaSО4·Н2О |
Алебастр (получение вяжущихматериалов ) |
|||||
MgCО3 |
Магнезит (получение магнезиальноговяжущего) |
|||||
MgSО4 ·7Н2О |
Английскаясоль( |
содержитсяв океаническойводе,потенци- |
||||
|
альныйисточникполучения |
Mg) |
|
|||
NH4C1 |
Нашатырь (медицина) |
|
|
|
||
NH4NO3 |
Аммиачнаяселитра (удобрение) |
|
||||
CuSО4·5Н 2О |
Медныйкупорос (опрыскиваниерастений,протравка зерен, |
|||||
|
электролитическаяочистка меди) |
|
||||
(CuOH)2СО3 |
Малахит |
|
|
|
|
|
AgNО 3 |
Ляпис (производствофотоматериалов,изготовление зеркал) |
|||||
AgBr |
Бромидсеребра (входитв эмульсионныйслойфотопленок) |
|||||
HgCl2 |
Сулема (сильныйяд ) |
|
|
|
||
FeSО4·7Н 2О |
Железныйкупорос (дляборьбы |
с вредителями растений, |
||||
|
производствочернил |
|
,крашение тканей) |
|||
FeCl3 |
Хлорноежелезо( |
длятравления металлов) |
||||
7
Таблица2 – Классификация солеобразующих оксидов по их кислотно-основному характеру
Солеобразующие оксиды
основные |
|
амфотерные |
|
|
кислотные |
|
Гидраты*основных оксидов– |
Гидратыамфотерных |
ок- |
Гидратыкислотных |
ок- |
||
основания |
|
сидов –амфотерныегид |
- |
сидов –кислоты |
|
|
|
|
роксиды |
|
|
|
|
Основные оксидыобразова- |
Амфотерныеоксиды обра- |
Кислотныеоксиды обра- |
||||
ныметаллами,причем |
сте- |
зованы металлами,причем |
зованы: |
|
||
пеньокисленияметаллав |
|
степень окисления металла |
–неметаллами |
|
||
оксиде,как правило,равна |
в оксидеравна+3 или +4 |
|
Р2О5, СО2, SО3 |
|||
+1 или +2 |
|
Аl 2О3,Сr 2О3,МnО2 |
|
|||
|
|
–металлами,причем |
|
|||
Na2О, MgO, MnO |
|
|
||||
|
|
|
|
|||
Исключение:ВеО, ZnO, |
|
степеньокисления ме- |
||||
|
|
|
||||
Существуютисключения, |
SnO амфотерные– |
оксиды |
таллавоксидеравна |
+5, |
||
например: BeO, ZnO, SnO |
|
|
|
+6, +7 |
|
|
(относятся камфотерным |
|
|
|
V2О5, CrО3,Мn2О7 |
||
оксидам) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Примечание – * – гидраты– |
продукты соединения с водой,получаемые присоединением воды |
|||||
к данному веществу прямо или косвенно |
|
|
|
|
||
2.2.3 Физическиесвойства оксидов.
По физическим свойствам оксиды разнообразны. Они могут быть при обычных условиях газообразными (СО2, SО 2, NO, NО2), жидкими (Mn2О7, С12О7) и твердыми (MgO, CuO, Cr2О3, MnО 2). Чаще оксиды являются бесцветными( СО2, SО 2) или веществами белого цвета( например, SiО 2, A12О3, ZnO, Na2О), но иногда – окрашены. Например, CuO – черный, Сг2О3 –зеленый , Fe2О3 –коричневый .
Оксиды d-элементов при обычных условиях твердые (кроме жидкого
Мn 2О7), их цвет: Cu 2О–темно -красный (мелкие кристаллы) |
или желтый |
|||
(мелкие кристаллы), |
Ag2О – темно -коричневый, Au 2О3 – коричнево- |
|||
черный, ZnO – белый( |
иногда с желтоватым оттенком), CdO – коричневый |
|||
(от темно-желтого до почти черного), HgOярко– |
-красный (крупные кри- |
|||
сталлы) |
или желтый (мелкие кристаллы), V2О5 –оранжевый аморфный по- |
|||
рошок, |
или красно-коричневые кристаллы, Сг2О3 –темно -зеленый, СгО3 – |
|||
темно-красный, Мn 2O3 –бурый , МnO2 – черный с коричневым оттенком, Мn 2O7 –темная маслянистая жидкость, в отраженном свете –зеленая , в проходящем –красная, FeO черный– , Fe2O3 –красно -коричневый или темно-коричневый, Fe3O4 – черный, СоО –темно -зеленый (почти черный), Со3O4 – серо-черный, NiO – желтый,РtO2 – черный.
2.2.4 Химическиесвойства оксидов.
Химическиесвойства оксидоврассмотрены в таблице3.
8
оксидовсолеобразующихсвойстваХимические–3Таблица |
оксидыСолеобразующие |
кислотныеамфотерныеосновные |
)гидратациипроцесс(водойссоединенияРеакции |
водойсреагируютоксидыКислотныереагируютневодойсоксидыАмфотерные-щеищелочныхоксидыреагируютводойС . (Liметалловлочноземельных Rb :щелочиобразуютсярезультатеВ Li H+CaO водойсреагироватьмогутстепениразличнойВ ,например,оксидыосновныедругиеи |
La Н+MgO |
солейобразованияРеакции |
основасреагируютоксидыКислотные-кисскакреагируютоксидыАмфотерныескислотамисреагируютоксидыОсновные- :водыисолейобразованиемсниямисоитак,водыисолейобразованиемслотами:водыисолиобразованием |
MgCl=lНС2+MgO Na H+BaO |
.сплав Na=2NaOH+ZnO остаткакислотногоанионасоставввходитЦинк натрияцинката |
солейбразованиемoсдругомсдругреагируютоксидыкислотныеиОсновные |
взаимодействуютоксидыКислотные-кискаквзаимодействуютоксидыАмфотерные-кисвзаимодействуютоксидыОсновныес :оксидамиосновными:оксидамиосновнымиситак,слотными:оксидамислотными |
Р+ВаО |
OС+СаО |
||||||||
|
|
|
|
|
Н2=О О2HN=О H=О lOНС2=О |
реагируетне |
|
|
|
|
2 |
O |
|
|
|
|
2NaNO=O |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)ОНuС |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3 |
4 |
4 |
|
|
|
|
|
H + |
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
РО |
О |
|
|
|
|
|
3 |
OС |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
CO |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
сводой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗН+ |
Н+ |
Н |
Н+ |
|
|
|
|
= Na |
2 |
|
|
|
|
Na+ |
|
|
|
|
|
|
кислотыОбразуются: |
2 |
2 |
2 |
2 |
SiO:Исключение |
|
|
|
|
|
=( |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Р |
N SО |
Сl |
|
|
|
|
OС |
)ОНu(С |
|
|
|
|
N |
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
3 |
2 |
2 |
|
|
|
|
2NaOH + |
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
5 |
5 |
+ |
7 |
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
О |
О |
|
О |
|
|
|
|
|
|
С+ |
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
O |
|
|
3SiO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воды: |
O |
|
H+ |
|
|
(Al |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
2 |
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
+ |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
2 |
|
|
3 BeO |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
солей |
Zn(NO |
|
2 |
|
|
(SiO |
К= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
ZnO |
|
|
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
образованиемсщелочами |
+ZnO2HNO |
катионнойв–Цинкформе. |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Al BeO+ К |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
2 |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
Al |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3SiO+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O, K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3H+ =)пар(OMg(OH) |
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 BaO). |
Н+ Ca(OH)=O |
|
|
|
2 H |
|
|
|
O |
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
SO |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Na O, |
|
|
|
|
|
3 |
2 |
|
|
O O |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2LiOH = O |
2 |
|
2La(OH) = O |
|
|
Н+ |
Na BaSO = |
|
|
|
Ва= |
O СаС= |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H + |
|
|
|
|
) |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
O Р |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CaO,SrO, |
|
2 |
2 |
|
2 |
2 |
|
|
|
S = |
4 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
3 |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O, Cs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
2NaOHН+ |
3РО4 = Na2HPО4 + 2Н2О( в результатенеполной |
нейтрали- |
зацииобразовалсягидрофосфнатрия); |
|
|
NaOHН+ |
3РО4 = NaH2PО4 + Н2О( в результатенеполной |
нейтрализа- |
ции образовалсядигидрофосфатнатрия); |
|
|
– неполная нейтрализация кислотных оксидов, соответствующих двухосновным, трехосновным, многоосновным кислотам основания-
ми (такможно получитолько |
соликислородсодержащих кислот): |
||
4NaOHР+ |
2О5 |
= 2Na2HPО4 +Н 2О( в результате неполной нейтрали- |
|
зацииобразовалсягидрофосфнатрия); |
|
||
2NaOHР+ |
2О5 |
+Н 2О= 2NaH 2PО4 (в результате неполной нейтрали- |
|
зацииобразовалсядигидрофосфат |
натрия); |
||
– взаимодействиесреднихсолейссоответствующимикислотами: Na2SО4 + H2SО4 = 2NaHSО 4;
NaClтв( .) + H2SО4 (конц.) = NaHSО4 + HCl;
– взаимодействие средних солей с оксидами, соответствующими многоосновнымкислотам, вводных растворах:
СаСО3 +СО 2 +Н 2О=Са( НСО3)2 (в данном примере взвесь СаСО3 постепенно исчезает, так как образуется хорошо растворимый гидрокарбонаткальция).
3.4.5.2 Особенностикислых солей.
Физические свойства. Кислые соли, как правило, растворимы луч-
ше соответствующих им средних. Так, например, |
гидрокарбонат кальция |
|
Са( НСО3)2 растворим в воде, в то время как карбонат кальция– |
практиче- |
|
ски нерастворим. |
|
|
Кислые соли –дигидропроизводные кислот–растворимы |
в воде |
|
лучше, чем гидропроизводныетех жекислот. |
|
|
Химические особенности.
1 Кислые соли нестабильных кислот разлагаются при нагревании с образованиемсредних солей:
Са( НСО3)2 =СаСО 3 +Н 2О+ C О2.
2 Кислую соль можно перевести в среднюю, обработав ее эквивалентным количеством щелочи:
Са( НСО3)2 +Са( ОН) 2 = 2СаСО3 + 2Н2О; NaH2PО4 + 2NaOH = Na3PО4 + 2H2О.
24
3.4.3.4 Растворы солей реагируют друг с другом, если в результате реакции выпадает осадок (образуется нерастворимая соль):
Ba(NО3)2 + Na2SО4 = BaSО4↓+ 2NaNО 3;
NaNО 3 + KCl 
.
Реакция неидет, т.к.не образуется осадка врезультатереакции .
3.4.3.5 Некоторые соли разлагаютсяпри нагревании.
В основном, при нагревании разлагаются соли летучих кислот, например карбонаты( кроме карбонатов щелочных металлов) с образованием углекислого газаиоксида металла:
СаСО3 =СаО+ C О2.
3.4.3.6Некоторые соли подвергаются гидролизу в водных растворах,
взаимодействуяс водой.
3.4.3.7Солиподвергаютсяэлектролизу.
3.4.4 Получениесредних солей.
1 |
Реакциявзаимодействия основанийс кислотами |
|
||
|
NaOH + HCl = NaCl + H2O. |
|
||
2 |
Реакцияосновногооксида икислоты |
|
||
|
Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O. |
|
||
3 |
Реакциякислотного оксидасо щелочью |
|
||
|
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O. |
|
||
4 |
Реакция металла с неметаллом( |
получение солей бескислородных |
||
кислот). Например, |
|
|
|
|
|
Cu + Cl2 = CuCl2; |
Fe + S = FeS. |
|
|
5 Получение однихсолей из других: |
|
|||
|
– по реакции замещения( |
см. пункт3.2.3.1) |
|
|
|
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑; |
|
||
|
– по реакции обмена (см. пункт3.4.3.4) |
|
||
|
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl. |
|
||
3.4.5 Получениекислыхсолей |
, ихособенности. |
|
||
3.4.5.1 Получение кислыхсолей |
: |
|
|
|
|
–неполная нейтрализация двухосновных,трехосновных |
, много- |
||
основныхкислот основаниями: |
|
|
|
|
|
9 |
|
2.2.5 Получение оксидов. |
|
|
2.2.5.1 Горение простыхвеществ . |
|
|
2Mg + О2 = 2MgO; |
4Р + 5О2 = 2Р 2О5; |
|
3Fe + 2О2 = Fe3О4 |
; |
S + О2 = SО2. |
Оксидазота(II)получаютв |
электрическойдуге: N2 +О 2 = 2NO. |
|
Непосредственно с О2 не соединяются благородные газы (Не, Ne, Ar, Кг, Хе, Rn), галогены (F2, Cl2, Вг2, I2), а такжезолото иплатина .
2.2.5.2 Горение сложныхвеществ.
СН4 + 2О2 =СО 2 + 2Н2О; 2H2S + О3 2 = 2SО 2 + 2Н2О.
2.2.5.3 Разложениесложныхвеществ при нагревании:
– основанийнерастворимыхвводеилиамфотерныхгидроксидов: Мn( ОН) 2 =М nО+ Н2О;
2А1(ОН) 3 =А1 2О3 + ЗН2О;
– некоторых кислот:
H2SiО3 =Н 2О+ Si О2; 2Н3ВО3 = 3Н2О+В 2О3;
– некоторых солей, например, карбонатов (кроме карбонатов щелочных металлов):
СаСО3 =СаО+СО 2; (СuОН) 2СО3 = 2СuО+ СО2 + 4 Н2О,
нитратов металлов, расположенных в ряду напряжений металлов (приложениеА) от Mg до Hg:
2Cu(NО 3)2 = 2CuO + 4NО2↑+ О2↑; 2Pb(NО 3)2 = 2PbO + 4NО2↑+ О2↑.
2.2.6 Применение оксидов.
Применение оксидов рассмотрим в видетаблицы4.
10
Таблица 4 –Применение важнейшихоксидов
Формулаоксида |
Бытовое название вещества |
Область использования |
|||
|
|
|
|
||
СаО |
Негашенаяизвесть |
Дляполучения гашенойизвести |
Са( ОН)2 в |
||
строительстве |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Fe2О3 |
Окисьжелеза |
Дляполучения соответствующих металлов– |
|||
Fe3О4 |
Железнаяокалина |
||||
важнейшихконструкционныхматериалов |
|||||
MnО2 |
Двуокисьмарганца |
||||
|
|
|
|||
|
|
Для газирования воды, для тушения пожаров, |
|||
СО2 |
Углекислыйгаз |
дляполучения«сухого |
льда» – твердогоСО2 |
||
|
|
(лед дляхранения мороженого и т. д.) |
|||
|
|
Длядезинфекции,обработки |
помещений |
||
SО2 |
Сернистыйгаз |
дляуничтожения насекомых,обладает от- |
|||
|
|
беливающимдействием |
|
||
SО3 |
Серныйангидрид |
Дляполучения сернойкислоты |
|
||
Р2О5 |
Фосфорныйангидрид |
Какосушитель – активно поглощает воду |
|||
As2О3 |
«Белый мышьяк» |
Какяд,как лекарство (приудалении зубного |
|||
нервавстоматологии) |
|
|
|||
|
|
|
|
||
SiО2 |
Кварц,кремнезем |
Дляполучения кварцевого стекла,кремния |
|||
ZnO |
Окисьцинка |
Входитвсостав белойкраски«цинковые |
|||
белила» |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Cr2О3 |
Окисьхрома |
Входит в состав зеленой краски «крон зе- |
|||
леный» |
|
|
|||
|
|
|
|
||
3 Гидроксиды
Гидроксиды – неорганические соединения того или иного элемента с кислородом и водородом. В гидроксидах, как правило, водород связан с кислородом( связь О– Н), в отдельных случаях водород может соединяться непосредственно с атомами данного элемента. Гидроксиды можно рассматривать как продукты соединения (прямого или косвенного) соответствующих оксидов с водой, хотя значительная часть оксидов с водой непосредственно невзаимодействует.
Гидроксиды могут быть основными( основания), кислотными (кислородсодержащие кислоты) и амфотерными. Основные гидроксиды проявляют свойства оснований – NaOH, Ba(OH)2 и т. п.; кислотные гидроксиды проявляют свойства кислот – HNO3, H3PO4 и т. п.; амфотерные гидроксиды способны в зависимости от условий проявлять как основные, так и кислотныесвойства– Zn(OH) 2, А1( ОН) 3 ит.п.
|
|
23 |
|
Cu2+ |
– голубую; |
CrO 42– |
– желтую; |
Cr3+ |
– зеленую; |
Cr2O72– |
– оранжевокрасную; |
Fe3+ |
– чайногоцвета; |
MnO4– |
– красно-фиолетовую; |
Ni2+ |
– светло-зеленую; |
MnO42– |
– зеленую. |
Растворимость солей различна. Практически все нитраты, солиNa, К, Rb, Cs и аммонияNH 4+ растворимы. В то же время среди фосфатов и сульфидов растворимы только фосфатыи сульфидыщелочных металлов.
3.4.3 Химическиесвойства среднихсолей. 3.4.3.1 Соливзаимодействуют с металлами.
Более активные металлы( |
более активные восстановители) вытесня- |
ютменее активные из растворових |
солей: |
Zn + CuSО4 = ZnSО4 + Cu.
Активность металла в данном случае определяется по его положению вэлектрохимическом рядунапряжений металлов(см. приложениеА):
Cu + ZnCl2 
.
Медь находится в ряду напряжений после цинка, реакция с образованиемцинка не идет.
Внимание! Щелочные (Li, Na, К, Rb, Cs) и щелочноземельные металлы( Са, Sr,Ва ) реагируютс растворамисолей иначе.
Сначала щелочной или щелочноземельный металл реагирует с водой раствора соли:
2Na + 2Н2О= 2NaOH + H 2.
Образовавшаясящелочь реагируетс раствором соли: 2NaOH + CuSО4 = Cu(OH)2 + Na2SО4.
Так как в ходе первой реакции выделяется достаточное количество тепла, гидроксид меди (II) разлагается (свойство нерастворимых гидроксидов):
Сu(ОН) 2 = СuО +Н 2O.
Таким образом, ожидаемого вытеснения менее активного металла из солине происходит,а протекают другие реакции.
3.4.3.2Растворы солей реагируют со щелочами. Данные реакции рассматривалисьв пункте3.1.4.
3.4.3.3Соли реагируют с кислотами. Данные реакции рассмат-
ривались впункте3.1.4.