Лекция 3. Важнейшие классы и номенлатура неорганических соединений

1. Оксиды.

2. Кислоты.

3. Основания. Амфотерные гидроксиды.

4. Соли.

Неорганические соединения делят на следующие классы: оксиды, гидроксиды (кислоты и основания), амфотерные гидроксиды, соли.

1. Оксиды

По международной номенклатуре соеди­нения элементов с кислородом называют оксидами; при обозначении этих соединений рядом с формулой или названием указывают в скобках степень окисле­ния элемента, например FeO—оксид железа (II), Fе₂О₃ – оксид железа (III). Оксиды разделяют на солеобразующие и несолеобраэующие. Солеобразующие, в свою очередь делят на кислотные, основные и амфотерные.

Кислотными (SO₂, CO₂ и др.) называют такие оксиды, которые образуют соли с основаниями или основными оксидами, например:

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + Н₂О

Основными (CuO, FeO и др.) называют такие оксиды, которые образуют соли с кислотами или кислотными оксидами, например:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂О

Амфотерными называют оксиды металлов, образующие соли при взаимодействии как с кислотами (кислотными оксидами), так и с основаниями (основ­ными оксидами), например:

ZnO + 2НС1 = ZnCI₂ + Н₂О

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + Н₂О

Основные оксиды реагируют с кислотами и кислотными оксидами:

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + Н₂О; MgO + SO₃ = MgSO₄

Оксиды щелочных и щелочноземельных метал­лов вступают во взаимодействие с водой:

СаО + Н₂O = Са(ОН)₂

Кислотные оксиды реагируют с гидроксидами, основными оксидами и (многие) с водой:

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O; Р₂О₅ + ЗСаО = Cа₃(РO₄)₂;

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Способы получения оксидов:

взаимодействие веществ с кислородом

2Mg + О₂ = 2MgO: S + О₂ = SO₂

разложение гидроксидов, кислот

Сu(ОН₂) = СuО + Н₂О; 2Н₃ВО₃ = В₂О₃ + 3H₂O

разложение солей

СаСО₃ = СаО + СО₂

разложение оксидов

4СгО₃ = 2Сг₂О₃ + ЗО₂

взаимодействие кислот, обладающих окислительными свойствами, с металлами и неметаллами

С + 2H₂SO₄ (конц.) = СО₂ + 2SO₂ + 2Н₂О

2. Кислоты

Число атомов водорода, способных заме­щаться металлами с образованием солей, определяет основность кислоты. Различают кислоты однооснов­ные (например НС1, НNO₃), двухосновные (H₂SO₄, Н₂S), трехосновные (Н₃РO₄).

По химическому составу кислоты делят на бес­кислородные (HF, НС1 и др.) и кислородсодержа­щие (Н₂SО₄, HNO₃ и др.).

Большинство кислотных оксидов образует кис­лоты путем непосредственного присоединения воды. Кислотные оксиды называют ангидридами кислот. Молекулы некоторых ангидридов могут присоеди­нять разные количества молекул воды. При этом образуются метакислоты, содержащие наименьшее количество воды, и ортокислоты, содержащие наи­большее количество воды.

Например:

Р₂О₅ + H₂O = 2НРО₃ — метафосфорная кислота

Р₂О₅ + 2Н₂О = Н₄Р₂O₇ — пирофосфорная кислота

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РO₄ — ортофосфорная кислота

Название киcлот, в которых степень окисления центрального атома соответствует номеру группы в 1 таблице Д. И. Менделеева, образуется от русского (названия элемента с суффиксом «н» или «ов», на­пример: HNO₃ – азотная кислота, H₂WO₄ – воль­фрамовая кислота.

Если элемент имеет разные степени окисления и образует не одну кислоту, то в название кислоты с низшей степенью окисления элемента вводится суф­фикс «ист», например: Н₂SО₃ – сернистая кислота; HNO₂ – азотистая кислота.

Кислоты взаимодействуют с гидроксидами, основными оксидами, солями, металлами:

НС1 + NaOH = NaCI + Н₂О; H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + Н₂О

H₂SO₄ + 2NaCl = Na₂SO₄ + 2HC1; 2HC1 + Zn = ZnCI₂ + H₂↑

Некоторые кислоты разлагаются:

Н₂СО₃ = CO₂↑ + Н₂О

Определяют кислоты с помощью индикаторов: лакмуса, метилового оранжевого и др.

Способы получения кислот:

взаимодействие ангидридов, с водой

N₂O₅ + Н₂О = 2НNО₃

взаимодействие солей с кислотами

NaCI + H₂SO₄ = NaHSO₄ + НС1

окисление простых веществ

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO

соединение неметалла с водородом с последующим растворением полученного соединения в воде (по­лучение бескислородных кислот)

Н₂ + Сl₂ = НС1

3. Основания. Амфотерные гидроксиды.

В зависимости от числа гидроксильных групп основания бывают однокислотные (КОН, NaOH и др.) и многокислотные [Са(ОН)₂, Ва(ОН)₂ и др.]. Основания, растворимые в воде, называют щелочами. К ним относят основания, образованные щелочными и щелочноземельными металлами, и гидроксид аммония.

По международной номенклатуре основания на­зывают гидроксидами. Например, Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II), Fе(ОН)₃ – гидроксид же­леза (III).

Амфотерные гидроксиды. Гидраты амфотерных оксидов, как и. сами оксиды, обладают амфотерными свойствами. С кислотами они взаимодействуют как основания

Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O

Основаниями – как кислоты:

H₂ZnO₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O

Гидроксиды реагируют с кислотными оксидами, с кислотами, с солями, некоторые при на­гревании разлагаются:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃↓ + H₂O; NaOH + НС1 = NaCI + Н₂О 2КОН + CuSO₄ == Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄;

2Fе(ОН)₃ = Fе₂О₃ + ЗН₂О

Растворимые гидроксиды — щелочи определяют с помощью индикаторов: лакмуса, фенолфталеина, метилового оранжевого и др.

Гидроксиды получают взаимодействием:

щелочных и щелочноземельных металлов с водой

2Na + 2Н₂О = 2NaOH + H₂↑

оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой

ВаО + Н₂О = Ва(ОН)₂

солей со щелочами (способ получения нераствори­мых гидроксидов)

FeSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Fe(OH)₂↓

Щелочи также получают электролизом растворов солей калия, натрия.

4. Соли

Соли делят на средние (например, Na₂SO₄, Nа₂СО₃), кислые (NaHSO₄, NaHC0₃) и основные (NiOHNO₃,A1OHSO₄).

По международной номенклатуре название сред­них и кислых солей производят от названия кислот и металлов, их образовавших. Так: CuSO₄ – сульфат меди, К₂SO₃ – сульфит калия, NaHSO₃ – гидро­сульфит натрия, Nа₃РO₄ – фосфат натрия, NaHPO₄ – гидрофосфат натрия, NaH₂PO₄ – дигидрофосфат натрия.

Основные соли называют гидроксосоляма, напри­мер: NiOHNO₃ – нитрат гидроксоникеля, A1OHSO₄ – сульфат гидроксоалюминия.

Соли реагируют с солями, кислотами, щело­чами, водой, некоторые разлагаются при нагревании:

NaCI + AgNO₃ = NaNO₃ + AgCl↓;

СаСО₃ + 2HC1 = CaCI₂ + CO₂↑ + Н₂О

NiSO₄ + 2NaOH == Na₂SO₄ + Ni(OH)₂↓;

CuSO₄ + 5H₂O = CuSO₄ • 5Н₂О

MgCO₃ = MgO + CO₂↑

Средние соли получают взаимодействием:

металла с кислотой

Zn + H₂SO₄ (разб.) = ZnSO₄ + H₂↑;

Сu + 2Н₂SO₄(конц.) = CuSO₄ + SO₂↑ + 2Н₂О

основного оксида с кислотой

СаО + 2HC1 = CaCI₂ + Н₂О

гидроксида с кислотой

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2Н₂О

соли с кислотой

СаСО₃ + 2НNО₃ = Сa(NО₃)₂ + CO₂↑ + Н₂О

основного оксида с кислотным

СаO + SiO₂ = CaSiO₃

гидроксида с кислотным оксидом

2КОН + N₂O₅ = 2КNО₃ + Н₂О

соли со щелочью

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH == 3NaNO₃ + Fe(OH)₃↓

соли с солью

Ва(NО₃)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaNO₃

металла с солью

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu↓

металла с неметаллом

Fe + S = FeS

металла со щелочью

Zn + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂↑

неметалла со щелочью

Сl₂ + 2КОН = КС1 + КС1O + Н₂0

неметалла с солью

Сl₂ + 2KI = 2КС1 + I₂

Средние соли можно получить также разложением кислородных солей при нагревании:

2КС1O₃ = 2КC1 + 3O₂↑

Способы получения кислых солей:

неполная нейтрализация кислоты или кислотного оксида гидроксидом

H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + Н₂О; CO₂ + NaOH == NaHCO₃

действие кислоты или кислотного оксида на нормальную соль той же кислоты:

Nа₂SO₄ + H₂SO₄ = 2NaHSO₄;

СаСО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

Основные соли чаще всего получают неполной нейтрализацией гидроксида кислотой:

Mg(OH)₂ + НС1 = MgOHCl + H₂O

Кислые соли можно перевести в средние прибавлением щелочи, а основные в средние—добавлением кислоты:

NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O;

Fe(OH)₂Cl + 2НС1 = FeCI₃ + 2Н₂O

Дата добавления: 2015-07-25