Классы неорганических соединений

Степень окисления элемента Степень окисления (ст. ок.) – условный заряд атома элемента в соединении. Степень окисления может быть нулевой, положительной и отрицательной. Степень окисления атомов в простых веществах всегда равна 0. Обозначение С 0, О 2 0

Степень окисления атомов элементов в сложных веществах может быть постоянной и переменной. Постоянная степень окисления атомов элементов Катионы: Li + ; Na + ; K + ; Rb + ; Cs + ; Ag + ; Be 2+ ; Mg 2+ ; Ca 2+ ; Sr 2+ ; Ba 2+ ; Zn 2+ ; Cd 2+ ; Al 3+ Анионы: F - ; S 2-

Общая классификация неорганических веществ Неорганические вещества Простые Металлы К, Na, Ca, Cu, Fe, Zn…. Неметаллы H 2, O 2, S, C, P, He…. Сложные Оксиды Основания KOH Ca(OH) 2 Fe(OH) 2 … Кислоты HCl, H 2 S, HNO 3 … Cоли NaCl, Ca 3 (PO 4 ) 2 CaHPO 4 (CaOH) 3 PO 4 Солеобразующие: СаО, ZnO, CО 2… Несолеобразующие: CO, NO, N 2 O

Оксиды. Определение. Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых кислород в степени окисления «-2»

общая формула оксида Э 2 +х О х -2 - «+х» – степень окисления элемента «-2» – степень окисления кислорода

Оксиды. Номенклатура. «Оксид» + название элемента, образующего оксид в родительном падеже + в скобках римскими цифрами валентность, если для элемента она может быть переменной:

Например СаО – оксид кальция, СО – оксид углерода (II), CO 2 – оксид углерода (IV).

Примеры. Запишите формулы оксидов : оксид железа (II), оксид серы (VI), оксид бора. 2. Назовите оксиды: K 2 O, Al 2 O3, MnO, Mn 2 O 7, SiO 2, SiO

Оксиды. Классификация. 1.Несолеобразующие. Не могут образовать солей. 2. Солеобразующие. Образуют соли.

Солеобразующие оксиды Основные: К 2 О, СаО, CuO,MnO. Гидратная форма – основание. К 2 О - КОН, СаО - Са(ОН) 2, CuO -Cu(OH) 2, MnO - Mn(OH) 2 Кислотные: СО 2, SO 3, CrO 3, Mn 2 O 7 Гидратная форма - кислота. СО 2 - H 2 CO 3, SO 3 -H 2 SO 4, CrO 3 - HCrO 4, Mn 2 O 7 -HMnO 4 Амфотерные: BeO, ZnO, PbO, SnO,Al 2 O 3, Cr 2 O 3, PbO 2, SnO 2 Гидратная форма амфотерный гидроксид Классификация солеобразующих оксидов

Химические свойства оксидов Основные оксиды. Оксид + вода=основание (щелочь). Растворимы в воде только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. K 2 O+H 2 O= 2KOH BaO+H 2 O= Ba(OH) 2

2. Основной оксид+ кислотный оксид= соль MgO+CO 2 =MgCO 3 Li 2 O+N 2 O 5 =2LiNO 3

3. Основной оксид + кислота= соль+вода CuO+H 2 SO 4 = CuSO 4 +H 2 O FeO+2HCl=FeCl 2 + H 2 O

Кислотные оксиды. Это оксиды неметаллов и металлов в высшей степени окисления.

1. Кислотный оксид+вода = кислота. В воде растворяются все кислотные оксиды кроме SiO 2. SO 3 +H 2 O=H 2 SO 4, N 2 O 5 +H 2 O=2HNO 3 CrO 3 +H 2 O= H 2 CrO 4, Mn 2 O 7 +H 2 O=2HMnO 4

2. Кислотный оксид+основной=соль Приведите примеры.

3. Кислотный оксид+основание=соль+вода SiO 2 +2KOH=K 2 SiO 3 +H 2 O N 2 O 5 +Ca(OH) 2 = Ca(NO 3 ) 2 +H 2 O

Оксиды металлов, которые в зависимости от условий могут проявлять свойства либо кислотных, либо основных оксидов. ВеО, ZnO, PbO, SnO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, PbO 2, SnO 2 Амфотерные оксиды.

Свойства В воде нерастворимы. могут растворяться как в кислотах (проявляют основные свойства), так и в щелочах (проявляют кислотные свойства).

В качестве гидратной формы им могут соответствовать как кислота, так и основание Zn(OH) 2 ZnO H 2 ZnO 2 Al(OH) 3 H 3 AlO 3 Al 2 O 3

Свойства амфотерных оксидов. Амфотерный оксид + Основной оксид = соль BeO+K 2 O=K 2 BeO 2 сплавление

2.Амфотерный оксид+щелочь= соль + вода Al 2 O 3 +NaOH(тв.)=NaAlO 2 +H 2 O сплавление Cr 2 O 3 +6NaOH(р-р)+3 H 2 O = 2Na 3 [Cr(OH) 6 ] NaAlO 2 - метаалюминат натрия Na 3 [Al(OH) 6 ]- гексагидроксоалюминат натрия

3. Амфотерный оксид+кислотный оксид=соль ZnO+SO 3 =ZnSO 4 4. Амфотерный оксид+кислота=соль+вода Al 2 O 3 +6HCl=2AlCl 3 +3H 2 O

Получение оксидов Взаимодействие простых веществ с кислородом. S+O2=SO2, Mg+O2=2MgO ( нагревание)

2. Горение сложных веществ в кислороде. CH 4 +O 2 =CO 2 +2H 2 O 4NH 3 +O 2 =4NO+6H 2 O 2H 2 S+3O 2 =2SO 2 +2H 2 O

3. Разложение сложных веществ. СаСО 3 =СаО+СО 2 ; Cu(OH) 2 = CuO+H 2 O – нагревание (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 =Cr 2 O 3 +N H 2 O (тепловой импульс)

4. Взаимодействие оксида металла с другим металлом. Al + Cr 2 O 3 =Cr +Al 2 O 3 (нагревание)

Исключением является основание NH 4 OH (гидроксид аммония), которое не содержит атомов металла) Основания – сложные вещества, в состав которых входят атомы металла и гидроксогруппы OH -

Общая формула Me +n (OH) n -1 Me – металл n – степень окисления металла

Номенклатура оснований Название оснований составляют из слова «гидроксид» и названия металла в родительном падеже: KOH – гидроксид калия; Mg(OH) 2 - гидроксид магния; Ca(OH) 2 - гидроксид кальция; Al(OH) 3 - гидроксид алюминия.

Пример Если металл образует несколько оснований, то после названия металла в скобках римской цифрой указывается степень его окисления: Fe(OH) 2 – гидроксид железа (II); Fe(OH) 3 – гидроксид железа (III); Cr(OH) 2 – гидроксид хрома (II); Cr(OH) 3 – гидроксид хрома (III).

Основания Растворимые в воде - щёлочи Амфотерн. гидроксиды Нерастворимые в воде – нерастворимые основания LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) 2. Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2, Pb(OH) 2, Al(OH) 3, Cr(OH) 3. Cu(OH) 2 – гидроксид меди (II), Fe(OH) 2 – гидроксид железа (II),

Химические свойства оснований Амфотерные гидроксиды Амфотерные гидроксид + кислота соль + вода Zn(OH) 2 + 2HCl ZnCl 2 +2H 2 O

Амфотерные гидроксид + щелочь соль + вода (при сплавлении) Zn(OH) 2 + 2NaOH(тв.) Na 2 ZnO 2 +2H 2 O в растворе: Zn(OH) 2 + 2NaOH(р-р) Na 2 [Zn(OH) 4 ]

ЩелочиНерастворимые основания 1. Действие на индикаторы: фенолфталеин – малиновый, метилоранж – желтый, лакмус – синий _ 2. Основание + кислота =соль + вода 2KOH +2HCl =2KCl + H 2 O 1. Основание + кислота = соль + вода 2Fe(OH) 3 +3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O 3. Основание + кислотный оксид = соль + вода Ba(OH) 2 +CO 2 = BaCO 3 + H 2 O 2. Основание- t = оксид + вода 2Fe(OH) 3 t = Fe 2 O 3 + 3H 2 O Cu(OH) 2 t =СuO + H 2 O 4. Щелочь + соль 1 = соль 2 + основание 2KOH+CuSO 4 =…. K 2 SO 4 +Cu(OH) 2 =

Получение оснований Активный металл+вода щелочь+водород только щелочные( Li, Na, K, Rb, Cs), 2Na+2H 2 O 2NaOH+H 2 щелочноземельные (Ca, Sr, Ba) Ba +2H 2 O Ba(OH) 2 +H 2

2. Основной оксид+вода щелочь только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов K 2 O+H 2 O 2KOH; SrO+H 2 O Sr(OH) 2

3. Соль 1(р-р)+основание1(р-р) соль2(р-р)+нерастворимое основание2 FeCl 3 (р)+ 3KOH(р) 3KCl(р)+Fe(OH) 3 цвет ржавчины ZnSO 4 (р)+NH 4 OH(р) (NH 4 ) 2 SO 4 (р)+Zn (OH) 2 белый

Кислоты. Определение Кислоты - это сложные вещества, в состав которых входят ионы водорода Н +, способные замещаться на металл, и кислотный остаток

Общая формула кислот Н n + Х -n - Х - кислотный остаток n – заряд кислотного остатка

Классификация кислот. По наличию атомов кислорода в составе молекулы : Бескислородные Кислородосодержащие (оксокислоты) – гидраты кислотных оксидов (ангидридов)

По числу атомов водорода в кислоте, способных замещаться на металл различают кислоты одноосновные многоосновные.

Кислородосодержащие одноосновные – HNO 3, HNO 2, HMnO 4 двухосновные – H 2 SO 4, H 2 SiO 3 трехосновные – H 3 PO 4, H 3 AsO 4

Бескиcлородные одноосновные HF, HCl, HBr, HI двухосновные H 2 S, H 2 Se, H 2 Te,

Номенклатура Бескиcлородные кислоты – название неметалла + «О»+слово водородная. Примеры: HCl -хлороводородная; HF - фтороводородная; H 2 Se –селеноводородная. Запишите формулы кислот: сероводородной, иодоводородной, бромоводородной

Кислородосодержащие По степени окисления кислотообразующего элемента H 2 + S +6 O 4 -2 – cерная кислота H+N +5 O азотная кислота H 2 + S +4 O 3 -2 – сернистая кислота H+N +3 O 2 -2 – азотистая кислота H 2 + Cr +6 O 4 -2 – хромовая кислота H + Cr +3 O 2 -2 – хромистая кислота

По количеству молекул воды, присоединенных одной молекулой ангидрида P 2 O 5 + 3H 2 O H 3 PO 4 - ортофосфорная кислота P 2 O 5 + 2H 2 O H 4 P 2 O 7 – пирофосфорная кислота P 2 O 5 + H 2 O 2HPO 3 – метафосфорная кислота

H 3 AlO 3 – ортоалюминиевая кислота (более богатая водой) HAlO 2 – метаалюминиевая кислота (H 3 AlO 3 – Н 2 О HAlO 2 )

Свойства кислот Кислоты окрашивают индикаторы лакмус метилрот метилоранж красный розовый красный

Кислоты Летучие: H 2 СO 3, H 2 SO 3, HNO 2 и бескислородные кислоты Нелетучие: H 2 SO 4, H 3 PO 4, и т.д Твердые: HPO 3, H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3 Жидкие: H 2 SO 4, HNO 3, HCl и т.д. Сильные: H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI и содержащие металл в высшей степени окисления (H 2 CrO 4, HMnO 4 ) Слабые: H 2 СO 3, H 2 SO 3, H 3 BO 3,H 2 SiO 3, СН 3 СООН, H 2 S и т.д. Физические свойства

Химические свойства кислот 1. Кислота+ основной оксид соль + вода 2HNO 3 +Na 2 O 2NaNO 3 +H 2 O

2. Кислота+ основной оксид соль + вода 2HNO 3 +СаO Са(NO 3 ) 2 +H 2 O

3. Кислота+ основание соль + вода Реакция нейтрализации H 2 SO 4 +2NaOH Na 2 SO 4 +2H 2 O 2HCl+Cu(OH) 2 CuCl 2 +2H 2 O

4. Кислота1+соль1 кислота2+соль2 H 2 SO 4 ( конц. )+2NaCl (тв) (t) 2HCl +Na 2 SO 4 2HCl+ Na 2 СO 3 CO 2 +H 2 O +2NaСl K 2 SiO 3 +2HNO 3 H 2 SiO 3 +2KCl

Кислота + металл Обычные – выделяется водород + соль Кислоты окислители – водород не образуется

Кислоты окислители H 2 SO 4 концентрированная, HNO 3 любой концентрации при нагревании реагируют со всеми металлами кроме благородных (Au, Pt) и неметаллами. Холодные концентрированные кислоты пассивируют Fe, Cr, Al.

Водород из этих кислот не выделяется ! Продукты восстановления кислотообразующего элемента зависят от концентрации кислоты и активности металла

Схемы реакций Н 2 SO 4 + Ме соль+SО 2 +Н 2 О Ме неакт. соль+ S (Н 2 S )+Н 2 О Ме акт.

Ме+HNO 3(конц.) Соль+NO 2 +Н 2 О Все металлы, кроме благородных. На холоду пассивируются железо, хром, алюминий.

Ме+HNO 3(разб.) Соль+NO 2 +Н 2 О – неакт Ме Соль+N 2 O(N 2 )+Н 2 О - акт. Ме

б) обычные кислоты все кроме HNO 3, H 2 SO 4 концентрированной (H 2 SO 4 разбавленная, H 3 РO 4, HСl…). Реагируют со всеми металлами (кроме свинца), стоящимими в ряду напряжений до водорода. Образуются соль и ВОДОРОД! Fe+H 2 SO 4 = FeSO 4 +H 2

Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой неактивный металл – (SO 4 ) 2- S +4 О 2 Cu+2H 2 SO 4 (к) CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O активный металл - (SO 4 ) 2- S 0 или до H 2 S -2 Zn+2H 2 SO 4 (к) ZnSO 4 +S +2H 2 O 4Mg +5H 2 SO 4 (к) 4MgSO 4 +H 2 S +4H 2 O К слайду 70

Взаимодействие азотной кислоты с металлами Концентрированная азотная кислота. Продукт восстановления N +5 не зависит от активности металла. Неактивный металл Cu+4HNO 3 (к) Cu(NO 3 ) 2 +NO 2 +2H 2 O Активный металл Mg+4HNO 3 (к) Mg(NO 3 ) 2 +NO 2 +2H 2 O

Разбавленная азотная кислота. Неактивный металл восстанавливает N +5 до NO 3Cu+8HNO 3 (р) 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO +4H 2 O Неактивный металл восстанавливает N +5 до N 2 O или N 2 4Zn+10HNO 3 (р) 4Zn(NO 3 ) 2 +N 2 O +5H 2 O 5Mg+12HNO 3 (р) 5Mg(NO 3 ) 2 +N H 2 O Очень разбавленная азотная кислота. Активный металл восстанавливает N +5 до N -3 4Ca+10HNO 3 (оч.р) 4Ca(NO 3 ) 2 +NH 4 NO 3 +3H 2 O

Получение кислот 1.Кислотный оксид + вода кислота. SO 3 +H 2 O H 2 SO 4 – серная кислота P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4 – ортофосфорная кислота Mn 2 O 7 + H 2 O 2HMnO 4 – марганцовая кислота В воде растворимы все кислотные оксиды кроме оксида кремния (IV).

2. Соль1+кислота1 соль2+кислота2 Кислородосодержащие: CaCl 2 +3H 2 SO 4 CaSO 4 +2HCl Na 2 SiO 3 +2HCl 2NaCl+ H 2 SiO 3 Бескислородные 2NaCl(тв.)+H 2 SO 4 (конц.) 2Na 2 SO 4 +2HCl FeS(тв.)+2HCl (конц.) FeCl 2 +H 2 S

3. Синтез из простых веществ Водород+неметалл газ Газ пропускают в воду раствор бескислородной кислоты H 2 +Cl 2 2HCl (газ хлороводород); H 2 +S H 2 S (газ сероводород);

4. Неметалл+HNO 3 (конц.) или H 2 SO 4 (конц.) кислота+оксиды+вода 2P+5H 2 SO 4 (конц.) 2H 3 PO 4 +5SO 2 +2H 2 O S+6HNO 3 (конц.) H 2 SO 4 +6NO 2 +2H 2 O

Кислоты, особенно концентрированные, разрушают кожу и ткани! Кислоты требуют осторожного обращения! При попадании на кожу или одежду нейтрализовать раствором соды, а затем обильно смыть водой.