Лекция 3. План лекции
Скачать 2.97 Mb.
|
Лекция 3. Классы неорганических веществ План лекции:Классификация неорганических веществ. Способы получения, номенклатура, физические и химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов; амфотерных гидроксидов, кислот, оснований. Генетическая связь между классами неорганических веществ. Классификация неорганических веществПростые- состоят из атомов одного химического элемента. Сложные- состоят из атомов разных элементов Вещества Простые веществаБлагородные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Металлы Na, Fe, Al, Zn… Неметаллы O2, H2, Cl2, S, P, C… Сложные веществаОксиды Гидроксиды Соли Кислоты Основания Амфотерные гидроксиды Свойства оксидов и гидроксидовСвойства оксидов и гидроксидов в периоде изменяются от основных через амфотерные к кислотным, т.к. увеличивается положительная степень окисления элементов. Na2 O, Mg+2O , Al2 O3 NaOН, Mg+2OН , Al(OН)3 В главных подгруппах основные свойства оксидов и гидроксидов возрастают сверху вниз. +1 +3 +1 +3 щелочь Слабое основание Амфотерный гидроксид основные амфотерный ОксидыОксиды – это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых – кислород со степенью окисления -2 Примеры CO2 оксид углерода (IV) FeO оксид железа (II) Общая формула: ЭmOn m число атомов элемента Э, n – число атомов кислорода. Называют так – «оксид элемента» (степень окисления), если она переменна. Классификация оксидов по кислотно основным свойствам Оксиды 1) несолеобразующие N2O, NO, CO, SiO 2) Солеобразующие Основные Амфотерные Кислотные CaO ZnO P2O5 соответствуют соответствуют соответствуют Основания кислоты Ca(OH)2 H3 PO4 Оксиды неметаллов, оксиды металлов (с.о.+5,+6,+7) Оксиды металлов (с.о. +1,+2) Оксиды металлов (с.о. +3, +4), а также оксиды ВеО, ZnO, SnO, PbO ОксидыНесолеобразующие оксиды — оксиды, не проявляющие ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств и не образующие соли Солеобразующие оксиды – это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами или со щелочами с образованием соли и воды. Им соответствуют гидроксиды, содержащие элемент в той же степени окисления. Основные оксидыОбщая формула Ме2О, МеО Физические свойства При комнатной температуре основные оксиды твердые, кристаллические вещества чаще всего нерастворимые в воде; Окрашенные в различные цвета, например Cu2O – красного цвета, СаO – белого. CaO ВaO CuO Cu2O ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ (О.О.) 1) О.О. + кислота =соль + вода (реакция обмена) CaO + H2 SO4 → CaSO4 + H2O 2) О.О. + кислотный оксид = соль (реакция соединения) СaO + SiO2 = CaSiO3 3) О.О.(раств) + вода = основание (щелочь) (реакция соединения) Na2О + H2O → 2NaOH 4) О.О. + амфотерный оксид = соль Na2О + ZnO → Na2 ZnO2 Физические свойства кислотных оксидовАгрегатное состояние различное: Р2О5 – твердый, SiO2 – твердый, СО2 – газообразный, SO3 – жидкий при комнатной температуре, затвердевающий уже при 17°С в твердую кристаллическую массу. Имеют различный цвет. Все кислотные оксиды, кроме SiO2, растворимы в воде. Р2О5 SiO2 Химические свойства кислотных оксидов (К.О.) 1) К.О. + основание = соль + вода (реакция обмена) CO2 + Mg(OН)2= MgCO3 + H2O 2) К.О. +О.О. = СОЛЬ (реакция соединения) SO3 + MgO = MgSO4 3) К.О. + вода = кислота (кроме SiO2 ) (реакция соединения) Р2O5 + 3H2O = 2H3РO4 Амфотерные оксидыАмфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Примеры: ZnO, Al2O3, Cr2O3, V2O3 Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются. Амфотерные оксидыAl2O3 (оксид алюминия) очень твердые прозрачные кристаллы. Температура плавления – 2053 °C, температура кипения – 3000 °C. Cr2O3 (оксид хрома(III)) –кристаллы зеленого цвета, нерастворимые в воде. Используют как пигмент при изготовлении декоративного зеленого стекла и керамики. ZnO (оксид цинка) – бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде. Используется для приготовления белой масляной краски (цинковые белила) Оксид алюминия как минерал называется корунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: рубин, сапфир. Какие элементы периодической системы образуют амфотерные соединения?Металлы Неметаллы, исключая элементы побочных подгрупп Элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды Амфотерные оксиды Обозначения: основные оксиды амфотерные оксиды кислотные оксиды Химические свойства амфотерных оксидовОсновные свойства С кислотами: ZnO + 2НСl → ZnСl2 + Н2О С кислотными оксидами: ZnO+ SiO2 = ZnSiO3 силикат цинка Кислотные свойства С основаниями: ZnO + 2NaОН = Na2ZnO2 +Н2О цинкат натрия 2. С основными оксидами: ZnO + MgО = MgZnO2 Способы получения оксидов1) Взаимодействие простых веществ с кислородом. S + O2—› SO2 4Al + 3O2 —› 2Al2O3 2) Взаимодействие простых веществ и солей с кислотами-окислителями. C + 4HNO3(р-р) —› СO2 + 4NO2 + H2O Cu + 4HNO3(конц.) —› Cu(NO3)2 + 2NO2 + + 2H2O Na2SO3 + 2H2SO4—› 2NaHSO4 + SO2 + H2O 3) Горение сложных веществ: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О простых веществ: 2Mg + О2 = 2MgО Способы получения оксидов4) Термическое разложение Нерастворимых оснований Cu(OН)2=CuО + H2O CaCO3 = CaO + CO2 Mg(OH)2 = MgO + H2O 2. Некоторых кислот H2SiO3 = SiO2 + H2O 2H3BO3 = B2O3 + H2O 3. Некоторых солей СаСО3= СО2 + Н2О ГидроксидыГидроксиды– это неорганические соединения, содержащие в составе гидроксильную группу (-ОН ) Общая формула: Э(ОН)n где Э – элемент (металл или неметалл) Классификация гидроксидовГидроксиды Основания Кислоты Ca(ОН)2, Fe(OН)3 Cu(ОН)2 NaОН Fe(OН)3, Al(OН)3 Zn(OН)2, Be(OН)2 Н2SO4, НClO4, Н2WO4, Н2СО3 Амфотерные гидроксиды ОснованияОснования– это сложные вещества, состоящие из ионов металлов и связанных с ними одного или нескольких гидроксид-ионов (ОН ) - М(ОН)n где М – металл, n – число групп ОН и в то же время заряд иона металла NaOH Ca(OH)2 Fe(OH)3 + +2 +3 Называем: гидроксид металла Классификация основанийпо растворимости в воде по числу гидроксильных групп ОСНОВАНИЯ Основания. Гидроксиды щелочных металлов Общая формула – МеОН Щелочи. Белые кристаллические вещества, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). Растворы мылкие на ощупь, очень едкие. NaOH – едкий натр КОН – едкое кали LiOH - гидроксид лития Основные свойства усиливаются в ряду: LiOH → NaOH → KOH → RbOH → CsOH Гидроксиды металлов IIА группы Общая формула – Ме(ОН)2 Белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов. Ве(ОН)2 – в воде нерастворим. Основные свойства усиливаются в ряду: Ве(ОН)2→ Mg(ОН)2 → Ca(ОН)2 → Sr(ОН)2 → Вa(ОН)2 Ве(ОН)2 – амфотерный гидроксид Mg(ОН)2 – слабое основание Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2 – сильные основания – щелочи. Химические свойства растворимых основанийИзменяют цвет индикаторов: Лакмус – на синий Фенолфталеин – на малиновый Метил-оранж – на желтый 2. Взаимодействуют со всеми кислотами (реакция нейтрализации) NaOH + HCl → NaCl + H2O 3. Взаимодействуют с кислотными оксидами. 2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O 4. Взаимодействуют с растворами солей, если образуется газ или осадок 2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 5. Взаимодействуют с некоторыми неметаллами (серой, кремнием, фосфором) 2 NaOH +Si + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑ 6. Взаимодействуют с амфотерными гидроксидами 2 NaOH + Zn(ОН)2 → Na2[Zn(OH)4] Химические свойства нерастворимых оснований1. Взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации) Fe(OH) 2 + H2SO4 → FeSO4 + 2H2O 2. Разложение при нагревании. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на основный оксид и воду: t o Cu(OH)2↓ → CuO + H2O Способы получения растворимых оснований (щелочей)1. Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов их оксидов с водой 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 СаO + H2O = Са(OН)2 Способы получения нерастворимых оснований2. Взаимодействие раствора щелочи с раствором соли 3NaOH + АlCl3 = Al(OH)3 + 3NaCl 2NaОН + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4 КислотыКислоты – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотных остатков. При электролитической диссоциации кислот в водном растворе образуются катионы водорода и анион кислотного остатка НСl H++ Сl - H2SO4 3H++PO43- Физические свойства кислотПри обычных условиях кислоты могут быть жидкими и твердыми (борная, ортофосфорная, вольфрамовая) Кислоты –едкие жидкости (кроме кремневой), с кислым вкусом, без запаха, разъедают многие вещества, ткани. Классификация кислот
Названия распространенных кислот
Типичные реакции кислот1. Кислота + основание = соль + вода H2SO4 +2 NaOH = Na2SO4 + 2H2O 2. Кислота + оксид металла = соль + вода 2 HCL+CuO = CuCL2 + H2O Типичные реакции кислот3. Кислота + металл = водород + соль 2HCL +Zn = ZnCL2 + H2 Условия: - в ряду напряжений металл должен стоять до водорода в результате реакции должна получиться растворимая соль 4. Кислота + соль = новая кислота + новая соль Условия: - в результате реакции должны получиться газ, осадок или вода. BaCL2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCL Способы получения кислот1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой SO3 + H2O = H2SO4; CO2 + H2O = H2CO3; 2. Вытеснение более летучей кислоты из её соли менее летучей кислотой NaCl + H2SO4(конц.) = HCl + Na2SO4 3. Гидролиз галогенидов или солей PCl5 + 4H2O = 3H3PO4 + 5HCl 4. Из простых веществ (для бескислородных кислот) H2 + Cl2 = HCl H2 + S = H2S Амфотерные гидроксидыАмфотерными называются гидроксиды , которые в зависимости от условий могут быть как донорами катионов водорода и проявлять кислотные свойства, так и их акцепторами, проявляя основные свойства. Амфотерные гидроксидыAl(OH)3 = H3AlO3 AlO3H3 = = Кислота Основание Гидроксид алюминия можно записать как основание и как кислоту Некоторые гидроксиды с кислотно-основными свойствами:
Химические свойства амфотерных гидроксидовОсновные свойства С кислотами: Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 +3H2O Кислотные свойства С основаниями: H3AlO3 + 3NaOH = Na3AlO3+3H2O Хлорид алюминия Алюминат натрия Способы получения амфотерных гидроксидовОсаждение разбавленной щёлочью из растворов солей соответствующего амфотерного элемента AlCl3 + NаOH = Al(OH)3 + 3NаCl ZnCl2 + 2KOH = Zn(OH)2 + 2KCl. СолиСоли – это сложные вещества, состоящие из ионов металлов и кислотных остатков. Ba SO4 K 3 N Na3PO4 Соли образуются при замещении атомов водорода в кислоте на ионы металлов. Например: HCl Na Cl HNO3 NaNO3 H2S Na2S H2SO4 Na2SO4 Номенклатура солей
+ = Названия солей бескислородных кислотназываем неметалл ( латинское название) с суффиксом – ид (в им. падеже); Металл (в род. падеже). NaCl – хлорид натрия Al2S3 – сульфид алюминия FeBr2 – бромид железа (II) FeBr3 – бромид железа (III) Названия солей кислородсодержащих кислотНазываем ион кислотного остатка (в именительном падеже); с суффиксами: -ат для высшей степени окисления; -ит для низшей степени окисления.; Называем металл (в родительном падеже). Na2SO4– сульфат натрия Na2SO3 - сульфит натрия Fe (NO2)2 – нитрит железа (II) Fe (NO3) 3 – нитрат железа (III) Номенклатура солейF – Cl – Br – I – S 2- SO3 2- SO4 2- CO3 2- SiO3 2- NO3 – NO2 – PO4 3- PO3 – ClO4 – Na F Фторид натрия NaCl Хлорид натрия NaBr Бромид натрия Na I Иодид натрия Na2S Сульфид натрия Na2SO3 Сульфит натрия Na2SO4 Сульфат натрия Na2CO3 Карбонат натрия Na2SiO3 Силикат натрия Na NO3 Нитрат натрия Na NO2 Нитрит натрия Na3PO4 Ортофосфат натрия Na PO3 Метафосфат натрия NaClO4 Хлорат натрия Алгоритм составления формулы соли бескислородной кислотыПервое действие: записываем степени окисления элементов, находим наименьшее общее кратное Al3+ S2- Второе действие: находим индекс алюминия 6 : 3 = 2 Третье действие: находим индекс серы +3 2 - 6 : 2 = 3 Al2 S3 6 Алгоритм составления формулы соли кислородсодержащей кислотыПервое действие: находим наименьшее общее кратное Второе действие: находим Ca2+ (PO4)3- индекс кальция 6 : 2 = 3 Третье действие: находим индекс кислотного остатка 2 + 3 - 6 : 3 = 2 Ca3 (PO4)2 6 Физические свойстваРастворимые NaCl Поваренная соль Соли – кристаллические вещества, в основном белого цвета. Соли железа – желто - коричневого цвета. Соли меди – зеленовато-голубого цвета. По растворимости в воде соли делят (смотри таблицу растворимости): Нерастворимые CaCO3 Мел, мрамор, известняк Малорастворимые CaSO4 Безводный гипс Типы солейНормальные (средние) -это соли, в которых все атомы водорода соответствующей кислоты замещены на атомы металла. NaCl, Na2SO4, Na3PO4 Кислые - это соли, в которых атомы водорода замещены только частично. NaHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4 Основные - это соли, в которых группы ОН соответствующего основания частично замещены на кислотные остатки. MgOHCl, Al(OH)2NO3 Двойные (смешанные) - это соли, в которых содержится два разных катиона и один анион. KAl(SO4)2, Fe(NH4)2(SO4)2 Комплексные - это соли, в состав которых входит комплексный йон. Na2[Zn(OH)4], K3[Fe(CN)6] Химические свойстваСоли реагируют с металлами( исключения активные металлы: Li, Na, K, Ca, Ba - которые при обычных условиях реагируют с водой): Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Соли реагируют с кислотами: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O Карбонаты, сульфиты разлагаются при нагревании: СaCO3 = CaO + CO2 Химические свойстваСоли реагируют с некоторыми кислотными оксидами: CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Соли реагируют с другими солями с образованием новых нерастворимых солей: Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl Соли реагируют с растворимыми основаниями с образованием нерастворимого основания: AlCl3 + 3KOH = Al(OH)3 + 3KCl Получение солейВзаимодействие металлов и неметаллов: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Взаимодействие кислотных оксидов с основными и амфотерными оксидами: CaO + CO2 = CaCO3 ZnO + SiO2 = ZnSiO3 Взаимодействие двух разных солей с образованием новой нерастворимой соли: Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 + 2NaCl Взаимодействие оснований и кислот: NaOH + HCl = NaCl + H2O Взаимодействие более активного металла с солями: FeCl2 + Zn = ZnCl2 + Fe Действие кислот на металлы, стоящие в ряду напряжений металлов до H2 : Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Генетическая связьСвязь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической. Генетическая связь между классами неорганических соединенийМЕТАЛЛ СОЛЬ КИСЛОТНЫЙ ОКСИД КИСЛОТА + + Генетическая связь отражается в генетических рядах. В состав любого генетического ряда входят вещества различных классов неорганических соединений. Генетический ряд металла показывает: Металл → Основной оксид → Соль → Основание → Новая соль. Уравнения реакций к генетическому кальция Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3 : 2Ca + O2 = 2 CaO CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O Генетический ряд неметалла отражает такие превращения: Неметалл→ Кислотный оксид →Кислота → Соль. Уравнения реакций к генетическому ряду углерода C → CO2 → H2CO3 → CaCO3: СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! |