Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ



2019-08-13 204 Обсуждений (0)
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 0.00 из 5.00 0 оценок




 

При изучении данной темы необходимо четко знать классификацию неорганических соединений, их состав, строение, свойства, номенклатуру, структурные формулы. Уметь объяснять типы связей в этих соединениях.

Зная общие свойства соединений, можно дать характеристику соединениям каждого отдельно взятого элемента.

 

Классификация неорганических соединений

 

ОКСИДЫ

 


ГИДРОКСИДЫ

         
   

 


ОСНОВАНИЯ АМФОТЕРНЫЕ КИСЛОТЫ

ГИДРОКСИДЫ

         
   

 


                                          СОЛИ

 

Оксиды

 

Оксидами называются сложные вещества, молекулы которых состо­ят из атомов кислорода и любого другого элемента (металла или неметалла).

Существуют солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Несолеобразующих оксидов очень мало. К ним относятся оксид углерода (II), оксид азота (II), оксид кремния (II) и другие.

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, амфотерные и кислотные. Неметаллы образуют в основном кислотные оксиды, металлы образуют все типы оксидов в зависимости от степени окисления металла.

 

Таблица 2

 

Зависимость свойств оксидов металлов от степени окисления

 

Степень

окисления

 

Формула

Оксиды

Характер Образуемые соединения
+1, +2 низшая С. О. 2О СаО Основной NаОН Са(ОН)2
+3, +4 промежуточная Al2O3 Амфотерный Al(OH)3 HAlO2
+5, +6, +7, +8 высшая Mn2O7 CrO3 Кислотный HМnO4 Н2СrО4

 

ОКСИДЫ

 


Основные   Амфотерные         Кислотные

 

О сновные оксиды образуют металлы в степени окисления +1 и +2, т. е. металлы первой, второй групп периодической системы и металлы побочных подгрупп периодической системы.

 

Примеры. Na2+О; Са+2О; Fe+2О ;    Mn+2O.

 

Исключение составляют некоторые металлы, как цинк, бериллий, свинец, олово. Они в степени окисления +2 образуют амфотерные оксиды.

 

Амфотерные оксиды образуют металлы и некоторые неметаллы (As, Sb) в степени окисления +3, +4.

 

Примеры .    Al2+3O3, Mn+4O2, Fe2+3O3, As2+3O3, Sb2+3O3.

Кислотные оксиды образуют неметаллы и металлы в степени окисления +5, +6, +7, +8.

 

Примеры.   V2+5O5, Cr+6O3, Mn2+7O7, Os+8O4.

 

а) получение оксидов.

 

Оксиды получают при непосредственном окислении элементов кислородом, реакцией разложения кислородосодержащих соединений, в реакциях замещения и при окислительно-восстановительных процессах.

Реакции соединения:

4Na + O2 = 2Na2O;           S + O2 = SO2.

Таким способом получают оксиды неметаллов и оксиды металлов первой и второй групп периодической системы, главных подгрупп, кроме Be и Мg, т. е. оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов.

Реакции разложения:

СaСО3 t= CaO + CO2 ;      Ca(OH)2 = CaO + H2O.

Реакции замещения:

Fe2O3 + Al = Al2O3 + Fe.

Окислительно-восстановительные реакции.

Cu0 + 2H2S+6O4(конц.) = Cu+2SO4 + S+4O2 + 2H2O

Cu0 - 2ē = Cu+2 1

S+6 + 2ē = S+4  1

 

б) структурные формулы оксидов.

 

В структурных формулах показывается связь атомов в молекуле. Черточкой обозначается одна связь (общая пара электронов). В большинстве случаев она совпадает со степенью окисления по численному значению.

 

Примеры .   Ca+2 O-2,         Al2+3O3-2 ,            S+4O2-2

                                                   О

                       Са        О    Al                                      О

                                          Al    О                      S

                                                   О                            О

 

В соединениях металлов с кислородом проявляется ионная связь, в соединениях неметаллов с кислородом - ковалентная полярная связь. Если молекула имеет несколько симметричных полярных связей, она становится неполярной. Например, в молекуле СО2 каждая связь углерода с кислородом - полярна, а в целом молекула неполярна:

О С  О.

 

в) свойства основных оксидов.

 

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, кислотными оксидами, водой и металлами.

Взаимодействие с кислотами.

MgО + 2HCl = MgCl2 + H2O.

Образуется соль и вода.

 

Взаимодействие с кислотными оксидами.

К2О + СО2 = К2СО3.

При написании подобных реакций нужно помнить, какую кислоту образует кислотный оксид.

Na2O + SО2 = Na23;      Na2O + SО3 ® Na24.

                     Н23                         Н24

 

Взаимодействие с водой.

CaO + Н2О = Ca(OН)2.

С водой реагируют оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, т. е. металлов 1-й и 2-й главных подгрупп, кроме бериллия и магния.

 

Взаимодействие с металлами.

3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.

 

г) свойства кислотных оксидов.

 

Кислотные оксиды реагируют с водой, щелочами, основными оксидами. В результате образуются соли, кислоты.

 

Взаимодействие с водой.

С водой реагируют оксиды неметаллов. Оксиды металлов кислотного типа, такие как Mn2O7, в воде не растворяются, но соли кислот данных оксидов имеются.

 

П римеры.     SО2 + Н2О = Н23 - сернистая кислота,

                                 SО3 + Н2О = Н24 - серная кислота

В результате реакций образуются кислоты.

В заимодействие со щелочами.

В реакциях со щелочами образуются соли кислот, которые соответствуют данным кислотным оксидам.

 

Примеры.     3 + 2КОН = К24 + Н2О.

                           Н24

В щелочах растворяются оксиды неметаллов и оксиды металлов кислотного типа (в высшей степени окисления).

 

При написании солей можно воспользоваться правилом: общее число положительных зарядов равно общему числу отрицательных зарядов. Например, при взаимодействии оксида марганца (VII) со щелочью образуется соль активного металла и кислотного остатка, который определяется по зарядам ионов:

К+Mn+7О4-2;                      (MnО4)- - кислотный остаток.

Ставится заряд над К+Mn+7О4-2 - общий положительный заряд paвен +8, следовательно, общий отрицательный заряд ионов равен - 8, укаждого атома кислорода заряд -2 (О-2), поэтому берется 4 атома кислорода (КMnО4).

 

Пример.            

Mn2O7 + 2КОН = 2К+Mn+7О4-2 + Н2О,

СrO3 + КОН = К2+Сr+6O4-2.

В данном случае удваивается число атомов К, чтобы положительный заряд был четным, так как заряд кислорода чётный -2.

 

Взаимодействие с основными оксидами.

В дaнных реакциях повторяются те же принципы, изложенные выше:

Р2O5 + 3СаО = Са3(РО4)2.

                                       H3PO4

 

д) свойства амфотерных оксидов.

 

Амфотерные оксиды проявляют двойственные свойства. Они могут вступать в реакцию с основными оксидами и щелочами, а также с кислотными оксидами и кислотами. Таким образом, амфотерные оксиды проявляют основные и кислотные свойства.

Основные свойства таких оксидов проявляются в реакциях с кислотами и кислотными оксидами.

 

Пример.                

Al2O3 + SО3 = Al2(SО4)3,

                                           Н24

Al2O3 + 6HCl = AlCl3 + 3Н2О.

 

    Кислотные свойства амфотерных оксидов проявляются в реакциях с основными оксидами и щелочами.

 

Пример.        ZnО + 2КОН = К2+Zn+2О2-2 + Н2О,

ZnО + Na2О = Na2ZnО2.

 

Написание реакций подчиняется общим правилам: образуются молекулы, в которых на первом месте ставится положительный ион, на втором – отрицательный; число положительных зарядов ионов равно числу отрицательных зарядов ионов.

 

е) номенклатура оксидов.

 

Номенклатура - это название оксидов. Отрицательная часть вещества называется в именительном падеже (оксид), а положительная – в родительном падеже с указанием русского названия элемента. Если элемент имеет переменную степень окисления, то она обозначается в скобках.

 

Примеры.

Na2О - оксид натрия,

СаО - оксид кальция,

FeO - оксид железа (II),

Fe2O3 - оксид железа (III),

SO3 - оксид серы (VI),

P2O5 - оксид фосфора (V).

 

Гидроксиды

Гидроксиды - это соединения элемента с группой – ОН. Их общая формула Э – О – Н. В зависимости от проявляемых свойств гидроксиды подразделяются на основания, амфотерные гидроксиды и кислоты.

 

Основания

Основаниями называются соединения, молекулы которых состоят из атома металла и гидроксид - ионов, число которых равно степени окисления металла.

Гидроксид ион ОН- - это остаток воды без одного иона водорода:

    О           Н2О (-Н+) ®            О           ОН -

                       ;                                        ;

Н           Н                              Н

 

Поэтому группа ОН- имеет заряд минус один.

Общая формула оснований: Меn+(OH)n.

 

Примеры.     КОН;     Са(ОН)2;         Fe(ОН)з.

 

Основания по растворимости подразделяются на растворимые (щёлочи) и нерастворимые.

Щёлочи: КОН;     NaОН;   Са(ОН)2.

Они образованы металлами первой и второй главных подгрупп периодической системы, кроме бериллия и магния.

Не растворимые основания: Mg(OH)2 ; Fe(OH)2.

Названия оснований составляются из слова «гидроксид» и названия металла с указанием валентности металла. Название металла стоит в родительном падеже.

 

Примеры.

NaОН - гидроксид натрия,

Fe(OH)2 - гидроксид железа (II),

Mn(OH)2 - гидроксид марганца (II).

 

В названиях гидроксидов, образованных мeтaллoм с постоянной степенью окисления, С.О. не указывается.

 

а) получение оснований.

Растворимые основания (щелочи) получают взаимодействием металла или его оксида с водой.

 

Примеры.     2Na + 2Н2О = 2Na(ОН) + Н2,

Na2О + Н2О = 2Na(ОН),

СaО + Н2О = Сa(ОН)2.

 

Нерастворимые основания получают реакцией обмена между солью, содержащей данный металл, и щелочью.

 

Примеры .     FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4,

MgCl2 + 2KОН = Mg(OH)2 + 2КCl.

 

Структурные формулы. Черточкой обозначается валентность элемента. Водород и металл всегда связаны через кислород.

NaОН                                Mg(OH)2

    Na О  Н           Н  О  Mg О  Н.

                  

б) свойства оснований.

 

Наиболее активны щелочи. Они реагируют с кислотными оксидами, кислотами, солями и некоторыми простыми веществами.

 

Примеры. Взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.

2NaOH + SO3 = Na2SO4 +H2O,

H2SO4

NaОН + HCl = NaCl + H2O.

 

С киcлотами реагируют как растворимые, так и нерастворимые основания.

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O.

Взаимодействие с солями.

MgSO4 + 2KOH = K2SO4 + Mg(OH)2¯.

 

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды – это нерастворимые основания, которые проявляют кислотные и основные свойства.

Амфотерные гидроксиды: Al(OH)3 ; Mn(OH)4

К ним относят гидроксиды, образованные металлами в степени окисления +3, +4, кроме некоторых исключений: Zn(ОН)2, Ве(ОН)2, Pb(ОН)2, Sn(ОН)2.

 

Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотами.

Al(ОН)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O.

В таких реакциях амфотерный гидроксид проявляет основные свойства.

 

Взaимoдeйcтвие амфотерных гидроксидов со щелочами.

Амфотерные металлы и их оксиды образуют со щелочами соединения типа NaAlO2, Na2ZnO2:

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O.

В растворах реакции идут с образованием комплексных соединений. У Al3+ координационное число равно 6, уZn2+ - 4. Лигандами служат ионы ОН-.

ZnО + 2NaОН + Н2О = Na2[Zn(ОН)4].

В реакциях гидроксида алюминия со щелочами принимает участие вода.

Al(ОН)3 + NaОН + 2Н2О = Na+ [Al(ОН)4 . 2H2O]-.

В этом случае Al3+ проявляет кислотные свойства и входит в состав аниона.

 

Кислоты

Кислотами называются гидроксиды, молекулы которых имеют в своём составе водород, способный замещаться металлом.

Кислота состоит из водорода и кислотного остатка. Заряд кислотного остатка определяется по числу замещенных атомов водорода и имеет отрицательное значение.

 

Пример.

Кислота                   Кислотный остаток

H2 SO4                     SO42-      HSO4-.

 

а) получение кислот.

 

Кислоты получают растворением оксидов неметаллов в воде. Естьисключения, например, оксид кремния (IV) нерастворим. Некоторые кислоты получают в реакциях обмена между солью и кислотой. Более сильная кислота вытесняет слабую.

 

Примеры.     SO3 + H2О = H2SO4,

КNО2 + HCl = KCl + HNО2.

 

Существуют промышленные способы получения кислот. Необходимо знать способы промышленного получения серной и азотной кислот.

Получение серной кислоты. В промышленности серную кислоту получают из пирита (FeS2). При его обжиге образуется оксид серы (IV), который окисляется до оксида серы (VI) в присутствии катализатора. Затем оксид серы (VI) раcтвoряют в растворе серной кислоты.

Реакции получения серной кислоты.

 

Обжиг серного колчедана (пирита).

4Fe+2S2- + 11O20 = 8S+4O2 + 2Fe2+3O3

                                 4Fe+2 + 1ē = Fe+3 11 4  

                                 2S- - 10ē = 2S+4    

                                 O20 + 4ē = 2O-2     4 11

Окисление SО2 в SО3.

2S+4О2 + O2 = 2S+6 О3-2

                       S+4 - 2ē = S+6 2

                       O20 + 4ē = 2O2 4

    Затем идет растворение SО3 в серной кислоте, в результате образуется концентрированная кислота “олеум”.

Получение азотной кислоты. Азотную кислоту получают из аммиака. При его окислении образуется оксид азота (II), который затем окисляется в оксид азота (IV) в присутствии катализатора. После этого оксид азота (IV) растворяют в воде в присутствии кислорода.

    Реакции получения азотной кислоты.

 

Окисление аммиака.

4N-3H3 + 5O20 = 4N+2O-2 + 6H2O

                                 N-3 - 5ē = N+2 4

                                 O20 + 4ē = 2O-2 5

 

 

Окисление NO в NO2.

2NO + O2 = 2NO2

                                 N+2 - 2ē = N+4   2

                                 O20 + 4ē = 2O-2 5

 

Растворение в воде оксида азота (IV)

4N+4О2 + O20 + 2Н2О = 4НN+5O3-2

                                 N+4 - 1ē = N+5 4

                                 O20 + 4ē = 2O-2 1

    Структурные формулы.

    При составлении структурных формул нужно учитывать, что водород соединяется только с кислородом. Число связей совпадает, как правило, со степенью окисления.

HN+5O3                    H2S+6O4

                       O  H  O           O

H  O  N                              S

                       O  H  O           O

б) формулы важнейших кислот, их названия, названия кислотных остатков.

 

Кислота Название                 Кислотный остаток Название

НCl       хлороводородная       Cl-             хлорид

              (соляная)

HBr       бромоводородная      Вr-                             бромид

НJ         иодоводородная     J-                                 иодид

Н2S        сероводородная     S2-                              сульфид

НS-         гидросульфид

НСlО     хлорноватистая      ClO-                гипохлорит

НClO4         хлорная                   ClO4-                            хлорат

H2SO4         серная                SO42-               сульфат

НSO4-        гидpосульфат

H2SO3         сернистая                SO32-               сульфит

                                                   HSO3-             гидросульфит

H3PO4         ортофосфорная       PO43-               ортофосфат

НРО42-        гидроортофосфат

Н2РО4-   дигидроортофосфат

HNO3                     азотная                    NО3-                             нитрат

HNО2                     азотистая                 NO2-                             нитрит

H2SiO3        кремниевая                  SiO32-                           силикат

HSiO3-       гидросиликат

H2CO3         угольная                  CO32-                            карбонат

НСО3-                         гидрокарбонат

СН3СООН уксусная         СН3СОО-                 ацетат

 

 

Если в кислоте больше одного атома водорода, образуется несколько кислотных остатков. Киcлотный остаток, содержащий водород, образует кислые соли. Угольная, сернистая кислоты – слабые, в растворе существует равновесие:

SO2 + Н2О   H2SO3,

CO2 + Н2О    H2CO3.

В названиях кислот окончание определяется следующим образом: если кислотный остаток бескислородный - окончание "ид" (сульфид S2-); если элемент, oбpaзующий кислоту, имеет высшую степень окисления - окончание "ат" (сульфат SO42-), если элемент имеет промежуточную степень окисления - окончание "ит" (сульфит SО32-). При наличии незамещенного атома водорода добавляется слово "гидро" от названия водорода (гидрогениум).

 

в) свойства кислот.

Взаимодействие с металлами. Эти реакции основаны на активности металлов. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности до водорода, вытесняют его из разбавленных кислот (кроме азотной).

 

Примеры.     Zn0 + H2+SO4 (разб.) = Zn+2SO4-2 + H2­

2Аl0 + H+Cl = 2 Al+3Cl3- + 3H2­

Al0 - 3ē = Al+3 2

2H+ + 2ē = H0 3

Взаимодействие концентрированных азотной и серной и разбавленной азотной кислот с металлами сопровождается изменением степени окисления азота и серы. Образуются оксиды, свободные азот, сера или их водородные соединения, т.е. происходит восстановление ионов SO42- и NO3-, изменяется степень окисления серы и азота. Подробнее свойства этих кислот даны в разделе металлы.

 

Примеры.

Cu0 + 8НN+5O3 (разб.) = 3Cu+2 (NO3)2 + 2N+2O + 4H2O

Cu0 - 2ē = Cu+2 3

N+5 + 3ē = N+2 2

 

Cu0 + 4НN+5O3 (конц.) = Cu+2(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Cu0 - 2ē = Cu+2 1

N+5 + 1ē = N+4 2

 

Cu0 + 2H2S+6O4 (конц.) = Cu+2SO4 + S+4O2 + 2H2O

Cu0 - 2ē = Cu+2 1

S+6 + 2ē = S+4  1

Реакции взаимодействия с оксидами и гидроксидами.

3H2SO4 + Al2O3 = Al2(SO4)3 + 3H2O,

3HNO3 + Fe(OH)3 =Fe(NO3)3 +3H2O.

Реакции с солями .

MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2


                                                                      H2CO3

 

Соли

Солями называются соединения, молекулы которых состоят из атомов металлов и кислотных остатков. Соли классифицируются на следующие типы:

    Кислые                              Соли                        Комплексные

NaНSO4                                                                      Na2[Zn(OH)4]

              Средние         Основные       Двойные

                       Na2SO4                      Аl(ОН)Сl2              КAl(SO4)2

                                                                                                                                        2SO4 . Al2(SO4)3]

а) получение солей.

 

При написании уравнений реакций получения солей следует ориентироваться на то, что реакции идут между простыми веществами - металлами и неметаллами, между основными классами неорганических соединений, например, между оксидами с противоположными свойствами (основными и кислотными), между кислотами и основаниями и т.д.

1. 2Na + Cl2 = 2NaCl

2. Na2O + CO2 = Na2CO3

3. Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + H2O

4. CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

5.2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

6. 3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3 + 3NaCl

7. 3H2SO4 + 2FeCl3 = Fe2(SO4)3 + 6HCl­

8. Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2­

9. AgNO3 + KCl =    AgCl + KNO3

10. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Средние соли получают при полном замещении водорода в кислоте и гидроксид-группы в основании:

Са(ОН)2 + Н2SO4 = СаSO4 + 2Н2О.

    Кислые соли получают при избытке кислоты, когда неполностью замещается водород в кислоте и кислотный остаток содержит водород. Такие соли называют также гидросолями:

Са(ОН)2 + Н2SO4(изб.) = Са(НSO4)2 + 2Н2О.

    Получение основных солей.

Основные соли получают в избытке основания:

2Са(ОН)2 (изб.) + Н2SO4 = (СаОН)2SO4 + 2Н2О.

 

б) структурные формулы.

 

Написание структурных формул следует начинать с построения кислотного остатка. Для этого надо определить степень окисления элемента, образующего кислоту, написать структурную формулу кислоты, определить кислотный остаток, а затем присоединить к нему мeталл.

 

Примеры .

    Na2S+6O4                           H2S+6O4                             SO42-

 

Na O           O           H  O           O           O           O

    S                                        S                              S

Na O           O           H  O           O           O           O

 

    NaHSO4

Na O           O

              S

H  O           O

 

H3PO4                                PO43-                        Ca3(PO4)2

H  O           O                    O           O           O           O

    P                                        P            Ca         P

H  O           O  H           O           O           O           O


                                                                                                                                                                                                                   Ca

                                                                          

O                             O

                                                                      Ca         P

                                                                                O           O

Ca (H2PO4)2

H  O           O

    P

H  O           O

                       Ca

H  O           O

    P

H  O           O

в) свойства солей.

 

Химические свойства солей определяются взаимодействием их с простыми и сложными веществами.

Взаимодействие с металлами основано на активности металлов, более активные металлы вытесняют менее активные (ряд активности в разделе металлы).

FeSO4 + Mg = MgSO4 + Fe.

Действие щелочей - это обменный процесс, в результате которого образуются гидроксиды и новые соли:

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3¯ + 3NaCl.

Действие кислот - также обменный процесс, образуется новая соль и новая кислота:

3CuSO4 + 3H3PO4 ® Cu3(PO4)2¯ + 3H2SO4.

Реакции разложения:

СаCО3 t°® CaO + CO2­.

В данных реакциях образуются оксиды.

 

в) номенклатура солей.

 

Названия солей определяются по названию кислотного остатка, который стоит в именительном падеже, и названия металла - в родительном падеже с указанием валентности, если металл имеет переменную валентность.

Соли               Кислотный остаток                    Названия солей

NaCl               Сl-                                               хлорид натрия

Na2S               S2-                                                                                  сульфид нaтрия

NaHS              HS-                                                                               гидросульфид натрия

K2SO4             SO22-                                                                           сульфат калия

КНSO4            НSO4-                                                                         гидросульфат калия

Na2SO3                      SO32-                                           сульфит натрия

NaHSO3          НSO3-                                                     



2019-08-13 204 Обсуждений (0)
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...



©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (204)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.011 сек.)