Входной контроль знаний

Лекция №2 Основные классы неорганических соединений

Классификация неорганических соединений

Вещества

простые сложные

- металлы - оксиды

- неметаллы - кислоты

- основания

Оксиды

Оксиды - сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов двух элементов, одним из которых является кислород. Оксиды являются одним из основных классов неорганических соединений и дают начало многим соединениям, относящимся к двум другим классам неорганических соединении - кислотам и основаниям.

Классификация оксидов

В основу классификации положены химические свойства оксидов.

Оксиды

солеобразующие несолеобразующие

- основные

- амфотерные - кислотные Несолеобразующие оксиды - это продукты неполного окисления некоторых элементов. Например: N₂O- оксид азота (1), NO - оксид азота (П), СО - оксид углерода (П) Несолеобразующие оксиды при любых взаимодействиях с различными веществами не образуют солей. Основные оксиды. Молекулы основных оксидов состоят из атомов металла и кислорода. В качестве гидратов, т.е. водных соединений, им соответствуют основания. Оксид Соответствующий гидроксид

Na₂О NaOH - гидроксид натрия

Li₂О Li ОН - гидроксид лития

СаО Са(ОН)2 - гидроксид кальция

СиО Си(ОН)2 - гидроксид меди

Fe₂0₃ Fe (ОН)₃ - гидроксид железа (Ш)

ВаО Ва(ОН)₂ - гидроксид бария

Непосредственно с водой взаимодействуют оксиды щелочных (Li, Na, К, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов (Be, Са, Sr), образуя при этом основания (щелочи). Например:

Na₂0+H₂0=2Na0H Са0+Н₂0=Са(0Н)₂ L i₂0+H₂0=2Li0H

Другие основные оксиды с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основания получают из солей. Например: Fe С1₃ + 3NaOH= Fe(OH)₃

Кислотные оксиды образуются неметаллами и некоторыми металлами, проявляющими высокую степень окисления (Мn⁺⁷ Сг⁺⁶ V +⁵) В качестве гидратов, т.е. водных соединений, кислотным оксидам соответствуют кислоты.

Оксид Кислота

С0₂ Н₂СО₃ - угольная кислота

Si0₂ H₂SiO₃ - кремниевая кислота

Р₂О₅ H₃РО₄ - фосфорная кислота

SO₂ H₂SO₃ - сернистая кислота

SO₃ H₂SO₄ –серная кислота

Большинство кислотных оксидов непосредственно взаимодействуют с водой с образованием кислоты. Например:

С0₂ + H₂0 = Н₂СО₃

SO₃ + Н₂0 = H₂SO₄

SO₂ + Н2О = H₂SO₃

Некоторые кислотные оксиды с водой не взаимодействуют. Например: SiO₂

Кислоту получают действуя на соли более сильной кислотой. Na₂Si0₃ + HCl= H₂Si03+ NaCI

Амфотертные оксиды.

Амфотертными называются такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные и кислотные свойства, т.е. обладают двойственными свойствами. К ним относятся некоторые оксиды металлов: Al₂O₃; ZnO; Сr₂О₃;ВеО.

Амфотертные оксиды с водой непосредственно не соединяются, но они реагируют и с кислотами, и с основаниями. ZnO+2HCI = ZnCl₂ + Н₂О ZnO+NaOH= Na₂Zn0₂ + H₂O

И в первом, и во втором случае образуется соль (хлорид цинка и цинкат натрия) и вода.

Удобно рассматривать свойства оксидов, пользуясь периодической системой Д.И.Менделеева. Так свойства оксидов элементов 1-го периода закономерно изменяются с ростом порядкового номера от основных (Na₂0 MgO) через амфотертный Al₂O₃; к кислотным (SiO₂, P₂0_5, S0₃, Cl₂O₇).

Химические свойства. Важнейшие химические свойства оксидов обуславливаются их отношением к кислотам и основаниям. Основные оксида взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду. Например:

MgO+2HCl = MgCl + Н₂О Fe₂0₃₊3H₂S0₄ = Fe₂(S0₄)₃+3H₂0

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя также соль и воду.

Например:

СО₂ + 2К0Н = К₂СО₃ +Н₂О

SO₃ + 2КОН = K₂SO₄ + Н₂О

Основные и кислотные оксида взаимодействуют друг с другом, образуя соли. Например:

Ca0 + Si0₂= CaSiO₃ Na₂O + СО2 = Na₂CO₃

Амфотерные оксиды, как уже говорилось выше, взаимодействуют и с кислотами, как основные оксиды, и в основаниями, как кислотные оксиды. Например:

Аl₂ Oз + 6НС1 = 2А1 С1з + 3 H₂O как основной Аl₂Оз + 2 NaOH = 2 NaAlO₂ +Н2О как кислотный

Итак, химические свойства оксидов можно свести в таблицу:

Получение оксидов

Способы получения оксидов различны. Главные из них следующие:

1. Непосредственное соединение простых веществ с кислородом (при разных условиях)

С + 0₂ = С0₂; 2Mg + 0₂ = 2MgO; Si + 0₂ = Si0₂

1. Термическое разложение солей (карбонатов, нитратов) и нерастворимых оснований:

СаС0₃= СаО + С0₂; 2Си(NОз)2 = 2CuO + 4 NO2 +О2 MgS0₃ = MgO + SO2 Си(ОН)₂ = СиО+Н₂О

1. Горение сложных веществ. Например: СН₄ + 20₂ = С0₂ + 2Н₂0

Основания

Основания - это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп. ОН - гидроксогруппа (от "гидрогениум" - водород и "оксигениум" - кислород) всегда одновалентна, поэтому атом металла связывает столько гидроксогрупп, какова его степень окисления. Например: NaOH, Са(ОН)₂, А1(ОН)₃

Названия оснований составляются из слова "гидроксид" и названия металла. Например:

Mg (ОН)₂ - гидроксид магния А1 (ОН)₃ - гидроксид алюминия. Если элемент обладает переменной степенью окисления, то в названии указывают степень окисления римской цифрой в скобках:

Fe(OH)2 - гидроксид железа (II), Fe(OH)3 - гидроксид железа (Ш). Помимо этих названий для наиболее важных оснований при­меняются и другие.

Например, гидроксид натрия NaOH называется "едкий натр", КОН - "едкое кали", Са(ОН)₂ - "гашеная известь", Ва(ОН)2-"едкий барит".

Классификация оснований

По растворимости в воде основание делят на растворимые -щелочи и нерастворимые. К щелочам относятся гидроксиды щелочных (Li, Na, К, Rb, Cs, F) и щелочноземельных (Са, Ва, Sr) металлов. Гидроксиды всех остальных металлов нерастворимы в воде. По растворимости различают однокислотные, двухкислотные и трехкислотные основания. NaOH - гидроксид натрия, щелочь однокислотная; Са(ОН)₂ - гидроксид кальция, щелочь двухкислотная Си(0Н)₂ - гидроксид меди Ш), двухкислотное нерастворимое основание; F е(0Н)з - гидроксид желе.за (Ш), трехкислотное нерастворимое основание.

Способы получения

Щелочи получают:

1. При взаимодействии щелочных и щелочноземельных метал лов с водой:

2Na + 2Н₂0 = 2NaOH + Н2 Са + 2Н₂0 = Са(ОН)₂ + Н₂

2. При взаимодействии оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

К₂0 + Н₂0 = 2КОН

ВаО + Н₂О = Ва(ОН)₂

Li ₂О+Н₂О = 2 LiOH

СаО + H₂0 = Са(ОН)₂;

3. При электролизе концентрированных растворов солей. Нерастворимые в воде основания получаются косвенным путем: действием щелочей на растворы соответствующих солей:

CuCl₂ + 2NaOH = Си(ОН)_{2 +} 2NaCl;

_{Голубой осадок}

FeCl₃ +3 NaOH= Fe(OH)3 _{бурый осадок}

FeS0₄+ 2KOH =Fe(0H)₂ + K₂SO_{4 грязно-зеленый}

Химические свойства оснований

1. Все основания, растворимые и нерастворимые в воде, реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

NaOH + HCl = NaCl +Н₂0;

Си(0Н)₂ + H₂S0₄ = CuS0₄ + 2Н₂0. Взаимодействие оснований с кислотами называется реакцией нейтрализации.

2.Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соль и воду:

NaOH + SO₂ = Na₂S0₄ + Н₂О

КОН + SiO_{2 =} K₂Si0₃ + H₂0

Са(ОН)₂ + С0₂ = СаСОз + H₂0

3.Щелочи взаимодействуют с растворами солей (косвенный путь получения нерастворимых оснований):

2КОН + ZnCl ₂ =Zn(OH)₂ +2КС1

2Na0H+MnS0₄ = Mn(OH)₂ +Na₂S0₄

4.Щелочи очень устойчивы к нагреванию.

Например, NaOH кипит при 1400° без разложения. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на основной оксид и воду.

t

Zn(OH)₂ = ZnO+ Н2О

Cu(OH)₂ = CuO+ H₂O 2Fe (OH)3 = Fe₂0₃ + 3 H₂O

5. Амфотерные основания взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами, образуя соль и воду:

Zn(0H)₂ + 2НС1 =ZnCl ₂ + 2Н₂0

Zn(OH)₂₊ 2 NaOH = Na 2 ZnO₂ + 2H₂0 6. Щелочи изменяют окраску индикаторов

Кислоты

Кислотами называются сложные вещества, молекулы которых содержат один или несколько атомов водорода и кислотный остаток. Кислотный остаток - атом или группа атомов, соединенные в молекуле кислоты с атомами водорода.

Классификация кислот

По составу кислоты делятся на кислородные и бескислородные. Как показывает название, первые содержат кислород (например, H2SO4, HNO3, Н2СО3, Н3РО4), вторые не содержат (например, НС1, HBr, HJ, H2S).

По числу атомов водорода, содержащихся в молекуле, различают одноосновные кислоты (НС1, HBr, HJ, HN03), двухосновные (H2S, H2SO4, Н₂СОз) и трехосновные (Н₃Р0₄, НзВ0₃).

Название кислородных кислот производится от названия неметалла с прибавлением окончаний - ная, - вая, если степень окисления его соответствует номеру группы.

По мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -оватая, -истая, -оватистая

Названия бескислородных кислот производятся от названия неметалла с окончанием 0 и прибавлением слова "водородная"

HF - фтороводородная или плавиковая кислота

НС1 - хлороводородная или соляная кислота

НВг - бромоводородная

HJ - ийодоводородная

H2S - сероводородная

При составлении графической формулы кислородных кислот следует помнить, что атомы водорода и неметалла связаны через кислород. В бескислородных кислотах водород связан с неметаллами.

Способы получения

1.Большинство кислородных кислот получают при взаимодействии кислотных оксидов - ангидридов с водой:

SO₂ + H₂0 = H₂S0₃

P₂O₅ + H₂0 = H₂P0₃

SO₃ + H₂0 = H₂S0₄

2. Если кислотные оксиды - ангидриды нерастворимы в воде, то кислоты получают косвенным путем: действием на соли сильной нелетучей кислотой (чаще серной).

Например: Na₂SiO₃ + H₂S0₄ = H₂ SiO₃ + Na₂SO₄

Саз(Р0₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaS0₄ + 2Н₃Р0₄

2CH₃C00Na + H₂SO₄ = 2СН₃С00Н +Na₂S0₄

уксусная кислота Бескислородные кислоты получают путем синтеза водорода с неметаллом с последующим растворением водородного соединения в воде. Это HBr, НС1, HJ,H₂S.

Химические свойства кислот

1.Растворы кислот взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, при этом образуется соль и выделяется водород (не выделяется водород при взаимодействии металлов с азотной кислотой и концентрированной серной кислотой)

Zn +2H₂SO₄ = ZnS0₄ +Н₂

2. Все кислоты взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду:

НС1 +КОН= КС1 +Н₂О H₂SO₄ + Fe(0H)₂ = F eS0₄ + 2H₂O

3. Все кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами, образуя соль и воду:

Fe₂0₃ + 6НС1 = 2 FeCl₃ + 3H₂0 Cu0 + H₂S0₄ = CuS0₄ + H₂0 ZnO + 2HNO₃ =2 Zn(NO₃)₂ + H₂O

4. Растворы кислот вступают в реакции обмена с растворами солей, образуя новые соль и кислоту:

H₂SO₄ + ВаС1₂ = BaS0₄ + 2НС1

НС1 + AgN0₃ = Ag CI + HN0₃

H₂SO₄ + K₂Si0₃ = H₂SiO₃ + K₂SO₄

5.При нагревании кислородные кислоты разлагаются на ангидрид и

Н₂С0₃ -à H₂0 + СО₂

H₂SO₃ à H₂ 0+S0₂

6. Под действием кислот изменяет окраску индикаторы:

Cоли

Солями называются сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и кислотных остатков.Классификация солей - различают средние, кислые и основные. Средние СОЛИ - это продукты полного замещения атомов водорода кислоты металлами, т.е. их молекулы состоят из атомов металла и кислотного остатка. Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания и кислоты.Например: 2NaOH + H₂SO₄ =Na₂SO₄ + 2Н₂О. При упаривании такого раствора выпадают кристаллы средней соли (Na₂S0₄). Кислые СОЛИ - продукты неполного замещения атомов водорода кислоты на металл, т.е. молекулы содержат водород от кислоты. Например, если основания взято меньше, чем требуется для полной нейтрализации серной кислоты, то при упаривании будут выпадать кристаллы кислой соли NaHS0₄ NaOH + H₂SO₄ =NaHS0₄ + Н₂О Основные СОЛИ - продукты неполного замещения гидроксогрупп оснований кислотными остатками, т.е. их молекулы содержат гидроксогруппы. Основные соли могут быть получены только от многокислотных оснований:

Mg(OH)₂ + HCl =Mg0HCl+H₂0

Названия солей

Существуют два названия - русское и международное. Русское название солей составляют из прилагательного, образованного из названия кислоты, и существительного - от названия металла, например:

NaHSO₄ - сернокислый натрий. KNO3 - азотистокислый калий.

Соли с одноатомными кислотными остатками называют при­лагательным от неметалла и существительным от металла, например: NaJ - йодистый натрий

А1 С1з - хлористый алюминий КВг - бромистый калий Международное название солей составляется из латинских названий кислотных остатков в именительном падеже и названия металла в родительном, например:NaJ - йодит натрия А1С1 з - хлорид алюминия K₂SO₄ - сульфат калия Си(NOз)₂ - нитрат меди

Если металл проявляет различную степень окисления, то ее указывают в скобках римской цифрой. Например: Fe SO₄ -сульфат железа (П). Fe₂(SO₄)₃ - сульфат железа (Ш)

Название солей от кислот

Кислые СОЛИ - называют как средние с добавлением впереди слова "кислый" по русской номенклатуре и приставки "гидро" (от латинского "гидрогениум" - водород) по международной, например:

Основные соли называют как средние с добавлением слова "основной" к русскому и "гидроксид" к международному названиям, например:

Mg (ОН)С1. - основной хлористый магний, или хлорид-гидроксид магния

А1 (ОН)₂С1 - основной хлорид алюминия, хлорид дигидроксид алюминия. Для графического изображения формул солей исходят из формул кислот, заменяя в них атомы водорода на атомы металла с соблюдением правила валентности, т.е. один атом водорода заменяется одновалентным металлом, два - двухвалентным,

Способы получения солей

Соли образуются при взаимодействии простых веществ и всех классов неорганических соединений.

Важнейшие способы получения солей следующие:

1.Реакция соединения

а) металлов с неметаллами (бинарные соединения) Fe + S = FeS;

Na + Cl ₂ ⁼ 2NaCl

б) основных оксидов с кислотными СаО + Si 0₂= CaSiO₃

3Na₂0 + Р₂0₅ = 2Na₃P0₄

2. Реакции замещения, учитывая ряд напряжения:

а) металлов с кислотами: Fe + 2НС1 = FeCl ₂ + Н₂

3. Реакции обмена:

а) растворов солей с растворами щелочей: CuS0₄ + 2NaOH = CH(0H)₂+Na₂S0₄

б) солей с кислотами: AgNO₃ + НС1 = AgCl+ HNO₃

в) растворов двух солей:

ВаС1₂ + Na₂ S0₄ = BaS0₄ + 2NaCl

4. Реакция нейтрализации:

КОН + HNO₃ ⁼ KNO₃ + H₂O

5. Взаимодействие кислот с основными оксидами:

H₂SO₄ ⁺ CuO ⁼ Сu S0₄ + Н₂0

6. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами:

NaOH + С0₂ =Na₂C0₃ + Н₂О.

Соли - твердые кристаллические вещества. По растворимости в воде они делятся на растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые (см.таблицу растворимости веществ)

Химические свойства солей

Свойства солей обуславливается их отношением к металлам, щелочам, кислотам и солям.

1.Растворы солей взаимодействует с металлами (учитывается ряд напряжений)

Zn + Hg(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ +Hg

Соль металл

2. Растворы солей взаимодействуют со щелочами:

Си S0₄ + 2NaOH = Си(ОН)₂+ Na₂S04

основание соль

3.Соли взаимодействуют с кислотами:

2NaNO₃ + H₂SO₄ = Na₂S0₄ + 2 HNO₃

Соль кислота

4.Растворы многих солей взаимодействуют друг с другом:,

СаС1₂ + К₂СО₃ = СаСОз + 2КС1

соль соль

5. Кислые соли при взаимодействии со щелочами переходят в средние:

NaHCO₃ +NaOH = Nа₂СОз + Н₂О

6. Основные соли при взаимодействии с кислотами переходят в средние:

MgOHCl + НС1 = MgCl ₂ + Н₂0

Связь между классами неорганических соединений

Связь, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической (генезис - происхождение).

Генетическую связь между классами неорганических соединений можно выразить схемой:

Металл Неметалл

основной оксид кислотныи оксид

основание ______соль _____кислота

или представить в виде таблицы:

входной контроль знаний

Вопросы для закрепления материала по теме «Основные классы неорганических соединений»

1. Составить формулы оксидов следующих элементов:

Li, Mg, С, Cr, Cr, N. Указать характер данных оксидов.

2. Составить формулы оксидов и соответствующих им гидроксидов для элементов П-го периода Периодической системы Д.И. Менделеева.

3. Среди данных веществ найти формулы оксидов. Определите их характер.

НзР0₄, CaO, LiOH, CuS0₄, СО₂, К₂О, SO₃, H₂SO₄, Fe₂0₃, А1С1з, Al₂O₃, Na₂Si0_3, Si0₂.

4.Составить формулы следующих оксидов:

оксид бария (Ш), оксид ванадия (V), оксид стронция (П), оксид рубидия (I) оксид хрома (VI), оксид азота (1), оксид азота (Ш), оксид азота (1), оксид железа (Ш).

5. Написать формулы оксидов и гидроксидов указанных ниже элементов: Mg, S (VI), S (IV), Сu (I), Сu (П), Pb(II), P(V), Fe(II), К. Подчеркнуть основные оксиды одной чертой, кислотные - двумя.

6. Написать формулы оксидов, соответствующих гидроксидам: RbOH, Sr(OH)₂, Cr(0H)₃, H₂S0₄, H₂СОз, НзР0₄

7. Классифицировать и назвать оксиды:

К₂0, BeO, ZnO, Сl₂О₇, CuO, Si0₂, V₂0₅, СО₂

8. Написать уравнения реакций получения оксидов нагреванием следующих веществ:

Fe(0H)₃, Cu(OH)₂, H₂Si0₃, Саз(Р0₄)₂

9. Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

a) Zn à ZnS0₄ б)Ва à BaO à BaC0₃ à BaO 10. Возможны ли реакции между следующими веществами: a)S0₂ и H₂S0₄ б) РbО и H₂SO₄; в) ВаО и Н₂О; г) Si0₂ и СаО. Записать уравнения возможных реакций.

11.Подтвердить уравнениями соответствующих реакций, что С0₂ - кислотный оксид.

12. Подтвердить уравнениями соответствующих реакций, что СаО - основной оксид.

13. Подтвердить уравнениями реакций, что ВеО - амфотерный оксид.

14. Какие химические реакции нужно проделать и в какой последовательности, чтобы из металла получить гидроксид этого металла? Показать это на примере.

15. Как из неметалла получить кислоту? Подтвердить это примером. 16. Определить валентность кислотных остатков

Н₂СО₃, НзВОз, H₂S, НС1, H₃P0₄, H₂Si0₃, HJ. Назвать эти кислоту.

17. С какими из указанных соединений будет взаимодействовать соляная кислота:

FeCl₃ , СО₂, Al, Na₂C0₃, Ag, Сu(0Н)₂, AgN0₃, СаО, Si О₂ Записать уравнения возможных реакций.

1 8.Осуществить превращения:

Sà SO₂ à S0₃ à H₂SO₄à Na₂S0₄

19. Составить формулы оснований, соответствующих следующим металлам:

Mg ²⁺, Cr³⁺, Sr⁺²_, Fe²⁺ _, Fe³⁺

20. С какими из перечисленных веществ будет взаимодействовать гидроксид лития - ( Li ОН): СuО, Н₂О, H₂SO₄, С0₂, Сu(ОН)₂, HN0₃? Записать уравнения возможных реакций.

21. Написать уравнения реакций, посредством которых можно осуществить превращения

СиО à СиС1₂ à Си(0Н)₂à Си(NO₃)₂

22. Даны следующие вещества: Си0,Н₂0, НNОз, Са(0Н)₂

Как, используя их, получить гидроксид меди (II)? Составить уравнения соответствующих реакций.

23. Дано: Fe, О2; НС1; КОН. Пользуясь данными веществами получить гидроксид железа (Ш). Записать уравнения соответствующих реакций.

24. Доказать, что гидроксид бериллия Ве(ОН)₂ амфотерное основание. Подтвердить это уравнениями реакций.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: