Главная страница
Навигация по странице:

  • КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

  • Основные оксиды

  • Амфотерные оксиды некоторых металлов в степени окисления +2 – ZnO , PbO , SnO , BeO – полезно запомнить.

  • Химические свойства оксидов

  • Химические свойства гидроксидов

  • Химические свойства солей

  • Пример 1

  • Примеры заданий с решениями

  • Задания для самоподготовки Задание 1.

  • Классы неорганических веществ. Правила степень окисления элемента в простом веществе равна нулю степень окисления кислорода в большинстве сложных веществ равна 2


    Скачать 153 Kb.
    НазваниеПравила степень окисления элемента в простом веществе равна нулю степень окисления кислорода в большинстве сложных веществ равна 2
    АнкорКлассы неорганических веществ.doc
    Дата04.07.2018
    Размер153 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаКлассы неорганических веществ.doc
    ТипПравила
    #21029

    ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

    СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ И СОСТАВЛЕНИЕ

    ХИМИЧЕСКИХ ФОРМУЛ


    Состав химических соединений выражают химическими формулами, при составлении которых используется характеристика состояния элемента в соединении – степень окисления (с. о.).

    Степень окисления – условный заряд атома в химическом соединении.

    Степень окисления при необходимости указывают над символом элемента в формуле или римской цифрой в названии вещества.

    Для расчета степеней окисления элементов используют следующие правила:

    • степень окисления элемента в простом веществе равна нулю ;

    • степень окисления кислорода в большинстве сложных веществ равна -2 ;

    • степень окисления водорода и щелочных металлов в большинстве сложных веществ равна +1 ;

    • алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, в ионе – его заряду.

    Пример. Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: а) NH3; б) P2O5; в) NH4NO3.

    Решение

    а) С. о. водорода равна +1. С. о. азота рассчитываем, приравнивая алгебраическую сумму с. о. атомов, образующих данную молекулу, нулю. Сумма с.о. атома азота (x) и трех атомов водорода 3(+1)

    x + 3(+1) = 0, откуда x = 3. .

    б) С.о. кислорода равна 2. Аналогично предыдущему составляем выражение алгебраической суммы с.о. двух атомов фосфора (2х) и пяти атомов кислорода:

    2х + 5(-2) = 0, откуда х = +5. .

    в) Большинство элементов в соединениях проявляют несколько различных степеней окисления. Рассчитать степени окисления атомов азота в соединении NH4NO3 можно, разделив эту соль на ионы NH4+ и NO3. Далее для каждого иона составляем выражение суммы степеней окисления, включая неизвестную степень окисления атома азота х, и приравниваем его заряду иона.

    Для иона NH4+:

    х + 4 (+1) = +1, х = 3;

    для иона NO3:

    х + 3(2) = 1, х = +5.

    Формула нитрата аммония с указанием с. о. азота: .

    КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

    Химические вещества могут быть простыми и сложными. Среди простых веществ выделяют металлы и неметаллы (см. далее). Граница между металлами и неметаллами размыта, выделенные элементы проявляют двойственность свойств.

    (H)

    Металлы Неметаллы

    H

    He

    Li

    Be




    B

    C

    N

    O

    F

    Ne

    Na

    Mg




    Al

    Si

    P

    S

    Cl

    Ar

    K

    Ca

    Sc

    Ti

    V

    Cr

    Mn

    Fe

    Co

    Ni

    Cu

    Zn

    Ga

    Ge

    As

    Se

    Br

    Kr

    Rb

    Sr

    Y

    Zr

    Nb

    Mo

    Tc

    Ru

    Rh

    Pd

    Ag

    Cd

    In

    Sn

    Sb

    Te

    I

    Xe

    Cs

    Ba

    La*

    Hf

    Ta

    W

    Re

    Os

    Ir

    Pt

    Au

    Hg

    Tl

    Pb

    Bi

    Po

    At

    Rn

    Fr

    Ra

    Ac**

    Ku











































    La* – первый элемент семейства лантаноидов (14 лантаноидов),

    Ас** – первый элемент семейства актиноидов (14 актиноидов).

    Сложные неорганические соединения делят на три основных класса – оксиды, гидроксиды и соли.

    Оксиды


    Оксиды – соединения элементов с кислородом.

    Если элементы проявляют переменную с.о., то образуют оксиды различного состава, что учитывают в названии оксида указанием с.о. элемента. Если элемент образует один оксид, то в названии оксида с.о. не указывают.

    Например, Al2O3 – оксид алюминия (алюминий проявляет единственную с. о., равную +3); N2O3 – оксид азота (III) (азот проявляет различные с. о., в данном оксиде с. о. азота равна +3).

    Оксиды делят на несолеобразующие и солеобразующие.

    Несолеобразующиеоксиды весьма немногочисленны – например CO, NO, N2O.

    Солеобразующие оксиды по химическим свойствам делят на три группы – основные, кислотные и амфотерные.

    Основные оксиды образуют только типичные металлы в степени окисления +1, +2 (не всегда), +3 (редко).

    Кислотные оксидыобразуют неметаллы, а также металлы в высоких степенях окисления (+6, +7). Оксиды неметаллов   SO2,P2O5, оксиды металлов – , .

    Амфотерные оксидыобразуют металлы в степени окисления +3, +4, +5, иногда +2, а также элементы, расположенные вблизи условной диагонали, разделяющей металлы и неметаллы (As   As2O3, Sb   Sb2O3). Амфотерные оксиды некоторых металлов в степени окисления +2 –ZnO, PbO, SnO, BeO полезно запомнить. Амфотерные оксиды сочетают свойства основных и кислотных оксидов.

    Химические свойства оксидов

    • Отношение к воде

    Из основных оксидов с водой реагируют только оксиды щелочных (IА подгруппа) и щелочноземельных (IIА подгруппа, кроме Be и Mg) металлов, в результате образуются растворимые основные гидроксиды

    BaO + H2O = Ba(OH)2.

    Большинство кислотных оксидов реагируют с водой, в результате образуются растворимые кислотные гидроксиды (кислоты)

    SO3 + H2O = H2SO4.

    Некоторые кислотные оксиды, в том числе SiO2, с водой не реагируют.

    Амфотерные оксиды с водой не реагируют.

    • Кислотно-основные взаимодействия

    Оксиды вступают в кислотно-основные взаимодействия, в результате которых образуются соли. Реагируют только вещества, одно из которых проявляет кислотные свойства, а другое   основные

    MgO + SiO2 = MgSiO3,

    основной кислотный соль

    оксид оксид

    BaO + Al2O3 = Ba(AlO2)2,

    основной амфотерный соль

    оксид оксид

    BaO + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + H2O,

    основной кислота соль

    оксид

    N2O5 + PbO = Pb(NO3)2,

    кислотный амфотерный соль

    оксид оксид

    P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O,

    кислотный основание соль

    оксид

    ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,

    амфотерный кислота соль

    оксид

    ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O.

    амфотерный основание соль

    оксид (щелочь)

    Амфотерные оксиды в реакциях с кислотами и кислотными оксидами проявляют основные свойства, в реакциях со щелочами и основными оксидами – кислотные свойства.

    Гидроксиды

    Гидроксиды – соединения, в состав которых входят элемент (Э), кроме фтора и кислорода, и гидроксогруппа OH.

    Общая формула гидроксидов – Э(OH)n, где n равно степени окисления элементаи принимает значения 1÷6. При n  2 гидроксиды могут существовать в разных гидратных орто- и мета- формах. Переход орто-формы в мета-форму можно представить как потерю (вычитание) одной или двух молекул воды, например:

    Э(ОН)3  ЭOOH + H2O

    орто- мета-

    форма форма

    Метаформы гидроксидов содержат в своем составе, кроме гидроксогрупп, атомы кислорода.

    Гидроксиды делят на три группы – основные (основания), кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные.

    Каждому солеобразующему оксиду соответствует гидроксид, причем в паре оксид - соответствующий гидроксид одинаковы кислотно-основной характер соединений и их отношение к воде.

    Na2O – основной оксид, реагирует с водой,

    NaOH – основание, растворимое в воде.

    SiO2 – кислотный оксид, нерастворимый в воде,

    H2SiO3 – кислота, в воде не растворяется.

    SnO – амфотерный оксид, нерастворимый в воде,

    Sn(OH)2 – амфотерный гидроксид, нерастворимый в воде.

    Основания. Основания– гидроксиды, которые в водных растворах диссоциируют (распадаются) с образованием гидроксид-ионов (OH).

    Основания образуют элементы, соответствующие оксиды которых имеют основной характер. Название оснований составляют из слова ‘‘гидроксид’’ и названия элемента с указанием степени окисления, если степень окисления переменна, например: Ca(OH)2 – гидроксид кальция, Fe(OH)3 – гидроксид железа (III).

    По растворимости в воде основания делят на две группы – растворимые (щелочи) и нерастворимые. Растворимые основания образуют щелочные и щелочноземельные металлы (прил. 3).

    Кислоты. Кислоты – соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием ионов водорода (H+). В формулах кислот атомы водорода ставят на первое место: НnЭOm.

    Кислоты имеют традиционные названия, которые производят от русского названия центрального атома с прибавлением различных суффиксов и окончаний, которые определяются степенью окисления центрального атома:

    H2SO4 – серная кислота;

    H2SO3– сернистая кислота;

    HClO4 – хлорная кислота;

    HClO – хлорноватистая кислота.

    В класс гидроксидов не входят бескислородные кислоты (H2S, HF, HCl, HBr, HI), их называют соответственно сероводородной, фтороводородной, хлороводородной (соляной), бромоводородной, йодоводородной кислотами.

    Амфотерные гидроксиды. Амфотерные гидроксиды обладают свойствами оснований и кислот. Формулы и названия амфотерных гидроксидов принято составлять аналогично формулам оснований, однако для удобства им можно придать и форму кислот:

    Zn(OH)2 – гидроксид цинка (или H2ZnO2 – цинковая кислота).

    Амфотерные гидроксиды нерастворимы в воде.

    Химические свойства гидроксидов

    • Гидроксиды вступают в кислотно-основные взаимодействия, в результате которых образуются соли:

    2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O,

    основание кислотный соль

    оксид

    Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O,

    основание кислота соль

    2NaOH + PbO = Na2PbO2 + H2O,

    основание амфотерный соль

    оксид

    2NaOH + Pb(OH)2 = Na2PbO2 + 2H2O,

    основание амфотерный соль

    гидроксид

    2H3PO4 + 3Na2O = 2Na3PO4 + 3H2O,

    кислота основной соль

    оксид

    H2SO4 + SnO = SnSO4 + H2O,

    кислота амфотерный соль

    оксид

    H2SO4 + Sn(OH)2 = SnSO4 + 2H2O.

    кислота амфотерный соль

    гидроксид

    Амфотерные гидроксиды в реакциях с кислотами проявляют основные свойства:

    2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O,

    со щелочами (основаниями) – кислотные свойства:

    H3AlO3 + 3NaOH = Na3AlO3 + 3H2O,

    или H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O.

    • Основания и кислоты реагируют с солями, если в результате образуется осадок или слабый электролит. Слабые кислоты – H3PO4, H2CO3, H2SO3, H2SiO3 и другие.

    2NaOH + NiSO4 = Ni(OH)2 + Na2SO4,

    основание соль

    3H2SO4 + 2Na3PO4 = 2H3PO4 + 3Na2SO4

    кислота соль

    Бескислородные кислоты вступают в те же реакции, что и ранее рассмотренные кислородсодержащие кислоты.

    Пример. Составьте формулы гидроксидов, соответствующих оксидам: а) FeO; б) N2O3; в) Cr2O3. Назовите соединения.

    Решение

    а) FeO – основной оксид, следовательно, соответствующий гидроксид – основание, в формуле основания число гидроксогрупп (OH) равно степени окисления атома металла; формула гидроксида железа (II) – Fe(OH)2.

    б) N2O3 – кислотный оксид, следовательно, соответствующий гидроксид – кислота. Формулу кислоты можно получить, исходя из представления кислоты как гидрата соответствующего оксида:

    N2O3.H2O = (H2N2O4) = 2HNO2 – азотистая кислота.

    в) Cr2O3 – амфотерный оксид, следовательно, соответствующий гидроксид амфотерен. Амфотерные гидроксиды записывают в форме оснований – Cr(OH)3 – гидроксид хрома (III).

    Соли

    Соли – вещества, которые состоят из основных и кислотных остатков. Так, соль CuSO4 состоит из основного остатка – катиона металла Cu2+ и кислотного остатка– SO42 .

    По традиционной номенклатуре названия солей кислородных кислот составляют следующим образом: к корню латинского названия центрального атома кислотного остатка добавляют окончание –ат (при высших степенях окисления центрального атома) или –ит (для более низкой степени окисления) и далее – остаток от основания в родительном падеже, например: Na3PO4 – фосфат натрия, BaSO4 – сульфат бария, BaSO3 – сульфит бария. Названия солей бескислородных кислот образуют, добавляя к корню латинского названия неметалла суффикс –ид и русское название металла (остатка от основания), например CaS – сульфид кальция.

    По составу соли делят на три группы: средние, кислые и основные.

    Средние соли не содержатв своем составе способных замещаться на металл ионов водорода и гидроксогрупп, например CuCl2, Na2CO3 и другие.

    Химические свойства солей

    Средние соли вступают в реакции обмена со щелочами, кислотами, солями. Примеры соответствующих реакций см. выше.

    Кислые соли содержатв составе кислотного остатка ион водорода, например NaHCO3, CaHPO4, NaH2PO4 и т.д. В названии кислой соли ион водорода обозначают приставкой гидро-, перед которой указывают число атомов водорода в молекуле соли, если оно больше единицы. Например, названия солей вышеприведенного состава соответственно – гидрокарбонат натрия, гидрофосфат кальция, дигидрофосфат натрия.

    Кислые соли получают

    • взаимодействием основания имногоосновной кислоты при избытке кислоты:

    Ca(OH)2 + H3PO4 = CaHPO4 + 2H2O;

    • взаимодействием средней соли многоосновной кислоты и соответствующей кислоты или более сильной кислоты, взятой в недостатке:

    CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2,

    Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 + NaCl.

    Основные соли содержатв составе остатка основания гидроксогруппу, например CuOHNO3, Fe(OH)2Cl. В названии основной соли гидроксогруппу обозначают приставкой гидроксо-, например, названия вышеприведённых солей соответственно: гидроксонитрат меди (II), дигидроксохлорид железа (III).

    Основные соли получают

    • взаимодействием многокислотного (содержащего в своем составе более одной гидроксогруппы) основания и кислоты при избытке основания:

    Cu(OH)2 + HNO3 = CuOHNO3 + H2O;

    • взаимодействием соли, образованной многокислотным основанием, и основания, взятого в недостатке:

    FeCl3 + NaOH = FeOHCl2 + NaCl,

    FeCl3 + 2NaOH = Fe(OH)2Cl + 2NaCl.

    Кислые и основные соли обладают всеми свойствами солей. В реакциях со щелочами кислые соли, а с кислотами – основные соли переходят в средние.

    Na2HPO4 + NaOH = Na3PO4 + H2O,

    Na2HPO4 + 2HCl = H3PO4 + 2NaCl,

    FeOHCl2 + HCl = FeCl3 + H2O,

    FeOHCl2 + 2NaOH = Fe(OH)3 + 2NaCl.

    Пример 1. Составьте формулы всех солей, которые могут быть образованы основанием Mg(OH)2 и кислотой H2SO4.

    Решение

    Формулы солей составляем из возможных основных и кислотных остатков, соблюдая правило электронейтральности. Возможные основные остатки – Mg2+ и MgOH+, кислотные остатки – SO42- и HSO4. Заряды сложных основных и кислотных остатков равны сумме степеней окисления составляющих их атомов. Сочетанием основных и кислотных остатков составляем формулы возможных солей: MgSO4 – средняя соль – сульфат магния; Mg(HSO4)2 – кислая соль – гидросульфат магния; (MgOH)2SO4 – основная соль – гидроксосульфат магния.

    Пример 2. Напишите реакции образования солей при взаимодействии оксидов

    а) PbO и N2O5; б) PbO и Na2O.

    Решение

    В реакциях между оксидами образуются соли, основные остатки которых формируются из основных оксидов, кислотные остатки – из кислотных оксидов.

    а) В реакции с кислотным оксидом N2O5 амфотерный оксид PbO проявляет свойства основного оксида, следовательно, основной остаток образующейся соли – Pb2+ (заряд катиона свинца равен степени окисления свинца в оксиде), кислотный остаток – NO3 (кислотный остаток соответствующей данному кислотному оксиду азотной кислоты). Уравнение реакции

    PbO + N2O5 = Pb(NO3)2.

    б) В реакции с основным оксидом Na2O амфотерный оксид PbO проявляет свойства кислотного оксида, кислотный остаток образующейся соли (PbO22) находим из кислотной формы соответствующего амфотерного гидроксида Pb(OH)2 = H2PbO2. Уравнение реакции

    Na2O + PbO = Na2PbO2.

    Примеры заданий с решениями

    Задание 1. Укажите класс следующих соединений:

    SnCl2, NiO, Pb(OH)2, H2SO3, NaH2PO4.

    Решение

    PbCl2 – средняя соль;

    NiO – основной оксид;

    Sn(OH)2 – амфотерный гидроксид;

    H2SO3 – кислота;

    КH2PO4 – кислая соль.

    Задание 2. Выберите из приведенных выше формул (задание 1) соответствующие веществам, которые могут реагировать и с кислотами, и с основаниями. Составьте уравнения реакций этих веществ с соляной кислотой и гидроксидом калия.

    Решение

    И с кислотами, и с основаниями из перечисленных веществ реагируют Sn(OH)2 и КH2PO4. Уравнения соответствующих реакций

    Sn(OH)2 + 2HCl = SnCl2 + 2H2O,

    Sn(OH)2 + 2KOH = K2SnO2 + 2H2O,

    КH2PO4 + HCl = H3PO4 + KCl,

    КH2PO4 + 2KOH = K3PO4 + 2H2O.

    Задания для самоподготовки

    • Задание 1. Укажите класс следующих соединений:

    Cu(NO3)2, MnO, H2S, (NiOH)2SO4, Fe(OH)3.

    • Задание 2. Выберите из приведенных выше формул (задание 1) соответствующие веществам, которые могут реагировать с кислотами. Составьте уравнения реакций этих веществ с серной кислотой.

    • Задание 3. Укажите класс следующих соединений:

    Н2SO3, Mn(OH)2, Na2CO3, CdOHNO3, SO3.

    • Задание 4. Выберите из приведенных выше формул (задание 3) соответствующие веществам, которые могут реагировать с основаниями. Составьте уравнения реакций этих веществ с гидроксидом натрия.

    • Задание 5. Укажите класс следующих соединений:

    Al2O3, Fe(OH)2, H3PO4, BaCl2, FeOHSO4.

    • Задание 6. Выберите из приведенных выше формул (задание 5) соответствующие веществам, которые могут реагировать и с кислотами, и с основаниями. Составьте уравнения реакций этих веществ с серной кислотой и гидроксидом натрия.



    написать администратору сайта