Материал по химии "Классы неорганических соединений"

1. Классы неорганических соединений

Все неорганические вещества по составу делятся на простые и сложные.

Простые вещества по свойствам делятся на металлы и неметаллы. Металлы образованы элементами металлами (Cu, Al, Fe, Zn, K и др. ), неметаллы образованы элементами неметаллами (H₂, O₂, O₃, Cl₂, N₂, S, P и др. ). Сложные вещества по составу и свойствам делятся на четыре основных класса: оксиды, гидрооксиды, кислоты, соли.

Названия, свойства, получение основных классов сложных неорганических соединений.

Оксиды. Молекулы состоят из двух элементов, один из которых кислород.

Название: к слову «оксид» прибавляют название элемента в родительном падеже и указывают валентность, если она у элемента переменная. MgO – оксид магния, SO₂ – оксид серы (IV), SO₃ – оксид серы (VI).

По химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие  (в химических реакциях образуют соли) и несолеобразующие (NO, N₂O, SiO). Солеобразующие оксиды делят на основные, кислотные, амфотерные.

Основные оксиды. Им соответствуют основания, образуют основные оксиды только металлы Na₂O®NaOH, CaO®Ca(OH)₂

Химические свойства. Основные оксиды взаимодействуют:

а) с водой (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов), при этом образуется щелочь Na₂O+H₂O=2NaOH;

б) с кислотами, при этом образуются соль и вода. BaO+2HNO₃=Ba(NO₃)₂+H₂O

в) с кислотными оксидами, при этом образуется соль. MgO+SO₂=MgSO₃

Кислотные оксиды. Им соответствуют кислоты; образуют кислотные оксиды неметаллы, а также металлы в высших степенях окисления.

Химические свойства. Кислотные оксиды взаимодействуют:

а) с водой, при этом образуется кислота SO₂+H₂O=H₂SO₃. Некоторые оксиды, например SiO₂, не взаимодействуют с водой;

б) с основаниями, при этом образуется соль

 SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O

в) с основными оксидами, при этом образуется соль

SO₂+Na₂O=Na₂SO₃

Амфотерные оксиды. Это оксиды некоторых металлов, которые проявляют свойства как основных, так и кислотных оксидов.

К ним относятся оксиды: Al₂O₃, ZnO, MnO₂, Cr₂O₃ и др.

Химические свойства. Амфотерные оксиды, в отличие от основных и кислотных, взаимодействуют как с кислотами, так и с щелочами. ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O. Здесь ZnO проявляет характер основного оксида.

ZnO+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂O. Здесь ZnO проявляет характер кислотного оксида.

Получение оксидов.

1. При взаимодействии простых веществ с кислородом:

 4Al+3O₂=2Al₂O₃, 4P+5O₂=2P₂O₅

2. При взаимодействии сложных веществ с кислородом: CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O, 2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂

3. При разложении сложных веществ (оснований, кислот, солей): Ca(OH)₂=CaO+H₂O,

 2H₃PO₄=3H₂O+P₂O₅,

  CaCO₃=CaO+CO₂

Гидрооксиды (основания). Молекулы состоят из одного атома металла и гидроксогрупп (OH ^- ).

Название: к слову «гидрооксид» прибавляем название металла и валентность, если она у металла переменная. KOH – гидрооксид калия, Fe(OH)₂ –гидрооксид железа (II).

Кислотность основания определяется числом гидрооксогрупп в молекуле.

Остаток от основания – это положительный по заряду ион, который остается после отрыва от молекулы одной или нескольких гидроксогрупп. Например, Ca(OH)₂ остатки от основания: (CaOH)¹⁺ и Ca²⁺. Величина положительного заряда остатка от основания определяется числом оторвавшихся гидроксогрупп.

Щелочами называют хорошо растворимые в воде основания, это основания щелочных и щелочноземельных металлов (KOH, NaOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ и др. ). Гидрооксиды всех других металлов нерастворимы в воде.

Весь материал – смотрите документ.

Все неорганические вещества по составу делятся на простые и сложные.

Простые вещества по свойствам делятся на металлы и неметаллы. Металлы образованы элементами металлами (Cu, Al, Fe, Zn, K и др.), неметаллы образованы элементами неметаллами (H₂, O₂, O₃, Cl₂, N₂, S, P и др.). Сложные вещества по составу и свойствам делятся на четыре основных класса: оксиды, гидрооксиды, кислоты, соли.

Названия, свойства, получение основных классов сложных неорганических соединений.

Оксиды. Молекулы состоят из двух элементов, один из которых кислород.

Название: к слову «оксид» прибавляют название элемента в родительном падеже и указывают валентность, если она у элемента переменная. MgO – оксид магния, SO₂ – оксид серы (IV), SO₃ – оксид серы (VI).

По химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие (в химических реакциях образуют соли) и несолеобразующие (NO, N₂O, SiO). Солеобразующие оксиды делят на основные, кислотные, амфотерные.

Основные оксиды. Им соответствуют основания, образуют основные оксиды только металлы Na₂ONaOH, CaOCa(OH)₂

Химические свойства. Основные оксиды взаимодействуют:

а) с водой (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов), при этом образуется щелочь Na₂O+H₂O=2NaOH;

б) с кислотами, при этом образуются соль и вода. BaO+2HNO₃=Ba(NO₃)₂+H₂O

в) с кислотными оксидами, при этом образуется соль. MgO+SO₂=MgSO₃

Кислотные оксиды. Им соответствуют кислоты; образуют кислотные оксиды неметаллы, а также металлы в высших степенях окисления.

_{+6 +7}

CO₂H₂CO₃, SO₃H₂SO₄, CrO₃H₂CrO₄, Mn₂O₇HMnO₄

(Cr, Mn – металлы).

Химические свойства. Кислотные оксиды взаимодействуют:

а) с водой, при этом образуется кислота SO₂+H₂O=H₂SO₃. Некоторые оксиды, например SiO₂, не взаимодействуют с водой;

б) с основаниями, при этом образуется соль

SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O

в) с основными оксидами, при этом образуется соль

SO₂+Na₂O=Na₂SO₃

Амфотерные оксиды. Это оксиды некоторых металлов, которые проявляют свойства как основных, так и кислотных оксидов.

К ним относятся оксиды: Al₂O₃, ZnO, MnO₂, Cr₂O₃ и др.

Химические свойства. Амфотерные оксиды, в отличие от основных и кислотных, взаимодействуют как с кислотами, так и с щелочами. ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O. Здесь ZnO проявляет характер основного оксида.

ZnO+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂O. Здесь ZnO проявляет характер кислотного оксида.

Получение оксидов.

1. При взаимодействии простых веществ с кислородом:

4Al+3O₂=2Al₂O₃, 4P+5O₂=2P₂O₅

2. При взаимодействии сложных веществ с кислородом: CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O, 2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂

3. При разложении сложных веществ (оснований, кислот, солей): Ca(OH)₂=CaO+H₂O,

2H₃PO₄=3H₂O+P₂O₅,

CaCO₃=CaO+CO₂

Гидрооксиды (основания). Молекулы состоят из одного атома металла и гидроксогрупп (OH^-).

Название: к слову «гидрооксид» прибавляем название металла и валентность, если она у металла переменная. KOH – гидрооксид калия, Fe(OH)₂ –гидрооксид железа (II).

Кислотность основания определяется числом гидрооксогрупп в молекуле.

Остаток от основания – это положительный по заряду ион, который остается после отрыва от молекулы одной или нескольких гидроксогрупп. Например, Ca(OH)₂ остатки от основания: (CaOH)¹⁺ и Ca²⁺. Величина положительного заряда остатка от основания определяется числом оторвавшихся гидроксогрупп.

Щелочами называют хорошо растворимые в воде основания, это основания щелочных и щелочноземельных металлов (KOH, NaOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ и др.). Гидрооксиды всех других металлов нерастворимы в воде.

Химические свойства.

1. Основания взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации).

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами.

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O

1. Щелочи взаимодействуют с солями

2NaOH+ CuCl₂=Cu(OH)₂+2NaCl

1. При нагревании основания (кроме NaOH и KOH) разлагаются на оксид металла и воду

Ca(OH)₂=CaO+H₂O

Амфотерные основания взаимодействуют как с кислотами, так и с щелочами. Например, Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Mn(OH)₄, Cr(OH)₃ и др.

Zn(OH)₂+2HCl=ZnCl₂+2H₂O

Zn(OH)₂+2NaOH=Na₂ZnO₂+2H₂O

Получение оснований.

1. Щелочи получают при взаимодействии металла или оксида с водой:

2Na+H₂O=2NaOH+H₂

Na₂O+H₂O=2NaOH

1. Нерастворимые в воде основания получают при взаимодействии водного раствора соли со щелочью:

BiCl₃+3NaOH=Bi(OH)₃+3NaCl

Кислоты. Молекулы состоят из атомов водорода и кислотного остатка.

Формулы, названия кислот и кислотных остатков необходимо знать наизусть (таблица).

Различают кислоты бескислородные (HCl, H₂S, HBr, HJ и др.) и кислородные (H₂SO₄, H₂CO₃, HNO₃ и др.).

Название кислот и кислотных остатков.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода, способных замещаться на металл. Одноосновные – HCl, HNO₃, HJ, двухосновные – H₂S, H₂CO_3, H₂SO₄, трехосновные – H₃PO₄, H₃AsO₄.

Кислотный остаток – это отрицательно заряженный ион, который остается после отрыва от молекулы кислоты одного или нескольких катионов водорода. Например, H₂SO₄, кислотные остатки (HSO₄) ^1, (SO₄)^2.

Величина отрицательного заряда остатки определяется числом оторвавшихся катионов водорода.

Кислоты взаимодействуют с :

1. Основаниями (реакция нейтрализации), образуются соль и вода.

H₃PO₄+3NaOH=Na₃PO₄+3H₂O

1. Основными оксидами, образуется соль и вода.

2HNO₃+CaO=Ca(NO₃)₂+H₂O

1. Солями, образуется кислота, средняя или кислая соль, или только кислая соль.

BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HCl

^{(средняя соль)}

NaCl+H₂SO₄=NaHSO₄+HCl

^{(кислая соль)}

CaCO₃+H₂CO₃=Ca(HCO₃)₂

^{(кислая соль)}

1. Металлами. В зависимости от природы кислоты, ее концентрации, активности металла (см. ряд напряжений металлов) образуются разные продукты реакции.

В ряду напряжений металлы располагаются в порядке возрастания величины их стандартных потенциалов. Чем меньше величина потенциала, тем выше восстановительная способность этого металла, и тем ниже окислительная способность его ионов.

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H₂ Cu Hg Ag Pt Au

Усиление восстановительных свойств.

Соляная HCl и серная разбавленная H₂SO₄ взаимодействуют с металлами, расположенными в ряду напряжений до водорода, при этом образуется соль и выделяется H₂

2HCl+Zn=ZnCl₂+H₂

H₂SO_{4 разб}+Zn=ZnSO₄+H₂

Концентрированная H₂SO₄ (при нагревании) взаимодействует практически со всеми металлами (кроме Pt и Au). При этом образуется соль, вода и оксид серы (IV)

Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+H₂O

При взаимодействии азотной кислоты с металлами водород не выделяется. В зависимости от концентрации кислоты и активности металла, азотная кислота (N⁺⁵) может восстанавливаться до соединений:

_{+4 +3 +2 +1 0 -3 -3}

NO₂, HNO₂, NO, N₂O, N₂, NH₃(NH₄ NO₃)

Схема взаимодействия HNO₃ с металлами и продукты ее восстановления:

Например:

Zn+4HNO_{3 конц.}=Zn(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O

4Zn+10HNO_{3 разб.}=4Zn(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O

Получение кислот.

1. При взаимодействии кислотного оксида с водой:

P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄

1. Бескислородные кислоты – при растворении в воде продуктов соединения неметаллов с водородом:

H₂+Cl₂=2HCl, раствор хлороводорода в воде – хлороводородная кислота

H₂+S=H₂S, раствор в воде – сероводородная кислота.

1. При действии на соли других кислот (более сильных или менее летучих, чем кислоты, образующие соли):

2CH₃COONa+H₂SO₄=2CH₃COOH+Na₂SO₄

FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S

NaCl+H₂SO₄=NaHSO₄+HCl

Соли. Молекулы состоят из остатка от основания и кислотного остатка. Например:

Na ₂ SO ₄ , Ca HPO₄ , Ca OH Cl

От кислоты

От кислоты

Остаток от основ-ания

Остаток от основ-ания

Остаток от основ-ания

От кислоты

Названия солей: к названию кислотного остатка добавляем название остатка от основания в родительном падеже и валентность металла, если она переменная.

Al₂(CO₃)₃ – карбонат алюминия

Fe(H₂PO₄)₃ – дигидрофосфат железа (III)

[Al(OH)₂]₂SO₄ – сульфат дигидроксоалюминия

«ди» - два, «гидро» - водород, «гидроксо» - гидроксильная группа.

Соли подразделяют на средние, кислые, основные, двойные, комплексные.

Средние соли. Продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла.

H₃PO₄+3NaOH=Na₃PO₄+3H₂O (фосфат Na – средняя соль)

Кислые соли. Продукт неполного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла. Кислые соли образуют только многоосновные кислоты.

H₃PO₄+Na OH=NaH₂PO+H₂O (дигидрофосфат натрия – кислая соль)

H₃PO₄+2NaOH=Na₂HPO₄+2H₂O (гидрофосфат натрия – кислая соль)

Основные соли. Продукт неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток. Основные соли образуют только многокислотные основания.

Cu(OH)₂+HCl=CuOHCl+H₂O (хлорид гидроксомеди – основная соль)

Двойные соли. Атомы водорода в кислоте замещаются атомами разных металлов или гидроксогруппы в основании замещаются различными кислотными остатками. Например: KAl(SO₄)₂, Ca(OCl)Cl

Комплексные соли. В состав которых входит комплексный ион. Например, K₄[Fe(CN)₆] , где [Fe(CN)₆]^-4 – комплексный ион.

Химические свойства солей. Соли взаимодействуют:

1. Со щелочами MgCl₂+2NaOH=Mg(OH)₂+NaCl

2. С кислотами Ba(NO₃)₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HNО₃

3. Между собой (соль с солью) CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃+2NaCl

4. С металлами (более активный металл вытесняет менее активный из соли) CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu

5. Некоторые соли разлагаются при нагревании CaCO₃=CaO+CO₂

Получение.

1. Металл + неметалл Fe+S=FeS

2. Металл + кислота Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂

3. Металл + соль Cu+Hg(NO₃)₂=Cu(NO₃)₂+Hg

4. Металл + основание Zn+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂

5. Основной оксид + кислота CaO+2HCl=CaCL₂+H₂O

6. Основной оксид + кислотный оксид MgO+SiO₂=MgSiO₃

7. Основание + кислота 2 KOH+H₂SO₄=K₂SO₄+2H₂O

8. Основание + кислотный оксид 2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

9. Соль + основание CuCL₂+2NaOH=Cu(OH)+2NaCl

10. Соль + кислота BaCL₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HCl

11. Соль + кислотный оксид CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂

12. Соль + соль Ba(NO₃)₂+Na₂SO₄=BaSO₄+2NaNO₃

13. Соль + неметалл 2KJ+Cl₂=2KCl+J₂

Генетическая связь между классами

неорганических соединений

Металл Основной оксид Основание

Соль

Неметалл Кислотный оксид Кислота

2. Тривиальные названия некоторых веществ

3. Составление молекулярных формул сложных

При составлении формул сложных соединений необходимо в формуле выделить ионы (реальные или условные):

В оксидах – катион элемента, образующего оксид, и анион кислорода (условные ионы);

В основаниях – катион металла и анион гидроксогруппы (реальные ионы);

В солях - катион остатка от основания (в средних и кислых солях катион металла) и анион кислотного остатка (реальные ионы)

Формулы и названия кислот необходимо знать наизусть.

Молекула любого вещества электронейтральна (суммарный заряд=0).

Запомнить!!!

Основной принцип составления формулы – подбор таких соотношений катиона и аниона, чтобы обеспечить электронейтральность молекулы.

Таблица

Последовательность составления формул сложных соединений.

Примечание: Иногда допускают ошибки в составлении формул, т.к. не понимают, какой числовой индекс указывает на число атомов элемента в сложном ионе, а какой на количество сложного иона в молекуле.

Например: Al₂(CO₃)₃ число кислотных остатков в молекуле

Число атомов кислорода в одном кислотном остатке.

Запомнить!!!

При определении зарядов катионов и анионов можно пользоваться периодической системой Д.И. Менделеева и таблицей растворимости. Следует помнить, что заряд кислотного остатка равен основности данной кислоты, т.е. числу атомов водорода в ней.

Классы неорганических соединений, их классификация, строение, свойства, получение.

Оксиды: классификация, строение, свойства, получение. Основания: классификация, строение, свойства, получение. Кислоты: классификация, строение, свойства, получение. Соли: классификация, строение, свойства, получение. Тривиальные названия некоторых веществ. Составление молекулярных формул сложных неорганических соединений.