Нитриты металлов в степени окисления +2 образуют кристалогидраты с одной, двумя или четырьмя молекулами воды. Нитриты образуют двойные и тройные соли, напр. CsNO 2 . AgNO 2 или Ba(NO 2) 2 . Ni(NO 2) 2 . 2KNO 2 , а также комплексные соединения, например Na 3 .
Кристаллические структуры известны лишь для нескольких безводных нитритов. Анион NO2 имеет нелинейную конфигурацию; угол ONO 115°, длина связи Н—О 0,115 нм; тип связи М—NO 2 ионно-ковалентный.
Хорошо растворимы в воде нитриты К, Na, Ba, плохо - нитриты Ag, Hg, Сu. С повышением температуры растворимость нитритов увеличивается. Почти все нитриты плохо растворимы в спиртах, эфирах и малополярных растворителях.
Нитриты термически малоустойчивы; плавятся без разложения только нитриты щелочных металлов, нитриты остальных металлов разлагаются при 25-300 °С. Механизм разложение нитритов сложен и включает ряд параллельно-последовательных реакций. Основные газообразные продукты разложения - NO, NO 2 , N 2 и О 2 , твёрдые - оксид металла или элементный металл. Выделение большого количества газов обусловливает взрывное разложение некоторых нитритов, например NH 4 NO 2 , который разлагается на N 2 и Н 2 О.
Характерные особенности нитритов связаны с их термической нестойкостью и способностью нитрит-иона быть как окислителем, так и восстановителем, в зависимости от среды и природы реагентов. В нейтральной среде нитриты обычно восстанавливаются до NO, в кислой окисляются до нитратов. Кислород и СО 2 не взаимодействуют с твердыми нитритами и их водными растворами. Нитриты способствуют разложению азотсодержащих органических веществ, в частности аминов, амидов и др. С органическими галогенидами RXН. реагируют с образованием как нитритов RONO, так и нитросоединений RNO 2 .
Промышленное получение нитритов основано на абсорбции нитрозного газа (смеси NO + NO 2) растворами Na 2 CO 3 или NaOH с последовательной кристализацией NaNO 2 ; нитриты остальных металлоов в промышленности и лабораториях получают обменной реакцией солей металлов с NaNO 2 или восстановлением нитратов этих металлов.
Нитриты применяют для синтеза азокрасителей, в производстве капролактама, в качестве окислителей и восстановителей в резинотехнической, текстильной и металлообрабатывающей промышленности, как консерванты пищевых продуктов. Нитриты например NaNО 2 и KNO 2 , токсичны, вызывают головную боль, рвоту, угнетают дыхание и т.д. При отравлении NaNO 2 в крови образуется метгемоглобин, повреждаются мембраны эритроцитов. Возможно образование нитрозаминов из NaNO 2 и аминов непосредственно в желудочно-кишечном тракте.
6.Сульфаты, соли серной кислоты. Известны средние сульфаты с анионом SO 4 2- кислые, или гидросульфаты, с анионом HSO 4 -, основные, содержащие наряду с анионом SO 4 2- - группы ОН, например Zn 2 (OH) 2 SO 4 . Существуют также двойные сульфаты, включающие два различных катиона. К ним относят две большие группы сульфатов - квасцы, а также шениты M 2 Э(SO 4) 2 . 6H 2 O, где М-однозарядный катион, Э - Mg, Zn и другие двухзарядные катионы. Известен тройной сульфат K 2 SO 4 . MgSO 4 . 2CaSO 4 . 2H 2 O (минерал полигалит), двойные основные сульфаты, например минералы групп алунита и ярозита M 2 SO 4 . Al 2 (SO 4) 3 . 4Al(OH 3 и M 2 SO 4 . Fe 2 (SO 4) 3 . 4Fe(OH) 3 , где М - однозарядный катион. Сульфаты могут входить в состав смешанных солей, напр. 2Na 2 SO 4 . Na 2 CO 3 (минерал беркеит), MgSO 4 . KCl . 3H 2 O (каинит).
Сульфаты - кристаллические вещества, средние и кислые в большенстве случаев хорошо растворимы в воде. Малорастворимы сульфаты кальции, стронция, свинца и некоторые др., практически нерастворимы BaSO 4 , RaSO 4 . Основные сульфаты, как правило, малорастворимы или практически нерастворимы, или гидролизуются водой. Из водных растворов сульфаты могут кристаллизоваться в виде кристаллогидратов. Кристаллогидраты некоторых тяжелых металлов называются купоросами; медный купорос СuSO 4 . 5H 2 O, железный купорос FeSO 4 . 7Н 2 О.
Средние сульфаты щелочных металлов термически устойчивы, в то время как кислые сульфаты при нагревании разлагаются, превращаясь в пиросульфаты: 2KHSO 4 = Н 2 О + K 2 S 2 O 7 . Средние сульфаты др. металлов, а также основные сульфаты при нагревании до достаточно высоких температур, как правило, разлагаются с образованием оксидов металлов и выделением SO 3 .
Сульфаты широко распространены в природе. Они встречаются в виде минералов, например гипс CaSO 4 . H 2 O, мирабилит Na 2 SO 4 . 10Н 2 О, а также входят в состав морской и речной воды.
Многие сульфаты могут быть получены при взаимодействии H 2 SO 4 с металлами, их оксидами и гидроксидами, а также разложением солей летучих кислот серной кислотой.
Неорганические сульфаты находят широкое применение. Например, аммония сульфат -азотное удобрение, натрия сульфат используют в стекольной, бумажной промышленности, производстве вискозы и др. Природные сульфатные минералы - сырье дм промышленного получения соединений различных металлов, строит, материалов и др.
7.Сульфиты, соли сернистой кислоты H 2 SO 3 . Различают средние сульфиты с анионом SO 3 2- и кислые (гидросульфиты) с анионом HSO 3 -. Средние сульфиты - кристаллические вещества. Сульфиты аммония и щелочных металлов хорошо растворимы в воде; растворимость (г в 100 г): (NH 4) 2 SO 3 40,0 (13 °С), К 2 SО 3 106,7 (20 °С). В водных растворах образуют гидросульфиты. Сульфиты щелочно-земельных и некоторых др. металлов практически не растворимы в воде; растворимость MgSO 3 1 г в 100 г (40°С). Известны кристаллогидраты (NH 4) 2 SO 3 . Н 2 O, Na 2 SO 3 . 7H 2 O, К 2 SO 3 . 2Н 2 O, MgSO 3 . 6H 2 O и др.
Безводные сульфиты при нагревании без доступа воздуха в запаянных сосудах диспропорционируют на сульфиды и сульфаты, при нагревании в токе N 2 теряют SO 2 , а при нагревании на воздухе легко окисляются до сульфатов. С SO 2 в водной среде средние сульфиты образуют гидросульфиты. Сульфиты - относительно сильные восстановители, окисляются в растворах хлором, бромом, Н 2 О 2 и др. до сульфатов. Разлагаются сильными кислотами (например, НС1) с выделением SO 2 .
Кристаллические гидросульфиты известны для К, Rb, Cs, NH 4 +, они малоустойчивы. Остальные гидросульфиты существуют только в водных растворах. Плотность NH 4 HSO 3 2,03 г/см3; растворимость в воде (г в 100 г): NH 4 HSО 3 71,8 (0°С), КНSO 3 49 (20 °С).
При нагревании кристаллических гидросульфитов Na или К либо при насыщении SO 2 кишящего раствора пульпы M 2 SO 3 , образуются пиросульфиты (устаревшее -метабисульфиты) М 2 S 2 O 5 - соли неизвестной в свободном состоянии пиросернистой кислоты H 2 S 2 O 5 ; кристаллы, малоустойчивы; плотность (г/см3): Na 2 S 2 O 5 1,48, К 2 S 2 O 5 2,34; выше ~ 160 °С разлагаются с выделением SO 2 ; растворяются в воде (с разложением до HSO 3 -), растворимость (г в 100 г): Na 2 S2O 5 64,4, К 2 S 2 O 5 44,7; образуют гидраты Na 2 S 2 O 5 . 7H 2 O и ЗК 2 S 2 O 5 . 2Н 2 О; восстановители.
Средние сульфиты щелочных металлов получают взаимодействием водного раствора М 2 СО 3 (или МОН) с SO 2 , a MSO 3 - пропусканием SO 2 через водную суспензию MCO 3 ; используют в основном SO 2 из отходящих газов контактных сернокислотных производств. Сульфиты применяют при отбеливании, крашении и печатании тканей, волокон, кож для консервирования зерна, зеленых кормов, кормовых промышленных отходов (NaHSO 3 , Na 2 S 2 О 5). CaSO 3 и Са(НSO 3) 2 - дезинфицирующие средства в виноделии и сахарной промышленности. NaНSO 3 , MgSO 3 , NН 4 НSO 3 - компоненты сульфитного щелока при варке целлюлозы; (NH 4) 2SO 3 - поглотитель SO 2 ; NaHSO 3 - поглотитель H 2 S из отходящих газов производств, восстановитель в производстве сернистых красителей. K 2 S 2 O 5 - компонент кислых фиксажей в фотографии, антиоксидант, антисептик.
Основания могут взаимодействовать:
- с неметаллами -
6KOH + 3S → K2SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O;
- с кислотными оксидами -
2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O;
- с солями (выпадение осадка, высвобождение газа) -
2KOH + FeCl 2 → Fe(OH) 2 + 2KCl.
Существую также другие способы получения:
- взаимодействие двух солей -
CuCl 2 + Na 2 S → 2NaCl + CuS↓;
- реакция металлов и неметаллов -
- соединение кислотных и основных оксидов -
SO 3 + Na 2 O → Na 2 SO 4 ;
- взаимодействие солей с металлами -
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu.
Химические свойства
Растворимые соли являются электролитами и подвержены реакции диссоциации. При взаимодействии с водой они распадаются, т.е. диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы - катионы и анионы соответственно. Катионами являются ионы металлов, анионами - кислотные остатки. Примеры ионных уравнений:
- NaCl → Na + + Cl − ;
- Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3 + + 3SO 4 2− ;
- CaClBr → Ca2 + + Cl - + Br - .
Помимо катионов металлов в солях могут присутствовать катионы аммония (NH4 +) и фосфония (PH4 +).
Другие реакции описаны в таблице химических свойств солей.
Рис. 3. Выделение осадка при взаимодействии с основаниями.
Некоторые соли в зависимости от вида разлагаются при нагревании на оксид металла и кислотный остаток или на простые вещества. Например, СаСO 3 → СаO + СО 2 , 2AgCl → Ag + Cl 2 .
Что мы узнали?
Из урока 8 класса химии узнали об особенностях и видах солей. Сложные неорганические соединения состоят из металлов и кислотных остатков. Могут включать водород (кислые соли), два металла или два кислотных остатка. Это твёрдые кристаллические вещества, которые образуются в результате реакций кислот или щелочей с металлами. Реагируют с основаниями, кислотами, металлами, другими солями.
1) металла с неметаллом: 2Na + Cl 2 = 2NaCl
2) металла с кислотой: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3) металла с раствором соли менее активного металла Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4) основного оксида с кислотным оксидом: MgO + CO 2 = MgCO 3
5) основного оксида с кислотой CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
6) основания с кислотным оксидом Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
7) основания с кислотой: Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O
8) соли с кислотой: MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl
9) раствора основания с раствором соли: Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4
10) растворов двух солей 3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl
2. Получение кислых солей:
1. Взаимодействие кислоты с недостатком основания. KOH + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O
2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида
Ca(OH) 2 + 2CO 2 = Ca(HCO 3) 2
3. Взаимодействие средней соли с кислотой Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca(H 2 PO 4) 2
3. Получение основных солей:
1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой
ZnCl 2 + H 2 O = Cl + HCl
2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов AlCl 3 + 2NaOH = Cl + 2NaCl
3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями
2MgCl 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = 2 CO 3 + CO 2 + 4NaCl
4. Получение комплексных солей:
1. Реакции солей с лигандами: AgCl + 2NH 3 = Cl
FeCl 3 + 6KCN] = K 3 + 3KCl
5. Получение двойных солей:
1. Совместная кристаллизация двух солей:
Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 24H 2 O = 2 + NaCl
4. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона. 2KMnO 4 + 16HCl = 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O
2. Химические свойства кислых солей:
Термическое разложение с образованием средней соли
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Взаимодействие со щёлочью. Получение средней соли.
Ba(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2 = 2BaCO 3 + 2H 2 O
3. Химические свойства основных солей:
Термическое разложение. 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O
Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.
Sn(OH)Cl + HCl = SnCl 2 + H 2 O Хими́ческий элеме́нт - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева . Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Менделеева .
Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества (одноэлементные).
На данный момент (март 2013 года) известно 118 химических элементов (из них не все официально признаны).
Химические вещества могут состоять как из одного химического элемента (простое вещество), так и из разных (сложное вещество или химическое соединение).
Химические элементы образуют около 500 простых веществ . Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией. В большинстве случаев названия простых веществ совпадают с названием соответствующих элементов (например, цинк, алюминий, хлор), однако в случае существования нескольких аллотропных модификаций названия простого вещества и элемента могут отличаться, например кислород (дикислород, O 2) и озон (O 3); алмаз,графит и ряд других аллотропных модификаций углерода существуют наряду с аморфными формами углерода.
Подтвержденная экспериментально в 1927 г. двойственная природа электрона, обладающего свойствами не только частицы, но и волны, побудила ученых к созданию новой теории строения атома, учитывающей оба этих свойства. Современная теория строения атома опирается на квантовую механику.
Двойственность свойств электрона проявляется в том, что он, с одной стороны, обладает свойствами частицы (имеет определенную массу покоя), а с другой - его движение напоминает волну и может быть описано определенной амплитудой, длиной волны, частотой колебаний и др. Поэтому нельзя говорить о какой-либо определенной траектории движения электрона - можно лишь судить о той или иной степени вероятности его нахождения в данной точке пространства.
Следовательно, под электронной орбитой следует понимать не определенную линию перемещения электрона, а некоторую часть пространства вокруг ядра, в пределах которого вероятность пребывания электрона наибольшая. Иными словами электронная орбита не характеризует последовательность перемещения электрона от точки к точке, а определяется вероятностью нахождения электрона на определенном расстоянии от ядра.
О наличии волновых свойств электрона первым высказался французский уч¨ный Л. де Бройль. Уравнение де Бройля: =h/mV. Если электрон обладает волновыми свойствами, то пучок электронов должен испытывать действие явлений дифракции и интерференции. Волновая природа электронов подтвердилась при наблюдении дифракции электронного пучка в структуре кристаллической реш¨тки. Поскольку электрон обладает волновыми свойствами, положение его внутри объ¨ма атома не определено. Положение электрона в атомном объ¨ме описывается вероятностной функцией, если е¨ изобразить в тр¨хмерном пространстве, то получим тела вращения (Рис).
Соли можно также рассматривать как продукты полного или частичного замещения ионов водорода в молекулах кислот ионами металлов (или сложными положительными ионами, например, ионом аммония NH) или как продукт полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекулах основных гидроксидов кислотными остатками. При полном замещении получаются средние (нормальные) соли . При неполном замещении ионов Н + в молекулах кислот получаются кислые соли , при неполном замещении групп ОН - в молекулах основания – основные соли. Примеры образования солей:
H 3 PO 4
+ 3NaOH
Na 3 PO 4
+ 3H 2 O
Na 3 PO 4 (фосфат натрия) – средняя (нормальная соль);
H 3 PO 4
+ NaOH
NaН 2 PO 4
+ H 2 O
NaН 2 PO 4 (дигидрофосфат натрия) – кислая соль;
Mq(OH) 2
+ HCl
MqOHCl + H 2 O
MqOHCl (гидроксихлорид магния) – основная соль.
Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями . Например, сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квасцы) KAl(SO 4) 2 *12H 2 O.
Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами, называются смешанными солями . Например, хлорид-гипохлорид кальция CaCl(ClO) или СaOCl 2 – кальциевая соль соляной HCl и хлорноватистой HClO кислот.
Двойные и смешанные соли при растворении в воде диссоциируют на все ионы, составляющие их молекулы.
Например,
KAl(SO 4) 2
К +
+ Al 3+
+ 2SO
;
CaCl(ClO)
Ca 2+
+
Cl -
+ ClO - .
Комплексные соли – это сложные вещества, в которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и связанные с ним молекулы и ионы - лиганды . Центральный атом и лиганды образуют комплекс (внутреннюю сферу) , который при записи формулы комплексного соединения заключают в квадратные скобки. Число лигандов во внутренней сфере называется координационным числом. Молекулы и ионы, окружающие комплекс, образуют внешнюю сферу .
Центральный атом Лиганд
К 3
Координационное число
Название солей образуется из названия аниона, за которым следует название катиона.
Для солей бескислородных кислот к названию неметалла добавляется суффикс –ид, например, NaCl хлорид натрия, FeS сульфид железа (II).
При наименовании солей кислородсодержащих кислот к латинскому корню названия элемента добавляется окончание -ат для высших степеней окисления, -ит для более низких (для некоторых кислот используется приставка гипо- для низких степеней окисления неметалла; для солей хлорной и марганцовой кислот используется приставка пер- ). Например, СаСО 3 – карбонат кальция, Fe 2 (SO 4) 3 –сульфат железа (III), FeSO 3 – сульфит железа (II), КОСl – гипохлорит калия, КСlО 2 – хлорит калия, КСlО 3 – хлорат калия, КСlО 4 – перхлорат калия, КМnO 4 - перманганат калия, К 2 Сr 2 O 7 – дихромат калия.
В названиях комплексных ионов сначала указывают лиганды. Название комплексного иона завершается названием металла с указанием соответствующей степени окисления (римскими цифрами в скобках). В названиях комплексных катионов используются русские названия металлов, например, [ Cu(NH 3) 4 ]Cl 2 - хлорид тетрааммин меди (II). В названиях комплексных анионов используются латинские названия металлов с суффиксом–ат, например, К – тетрагидроксоалюминат калия.
Химические свойства солей
Смотрите свойства оснований.
Смотрите свойства кислот.
SiO 2
+ CaCO 3
CaSiO 3 +
CO 2
.
Амфотерные оксиды (они все нелетучие) вытесняют при сплавлении летучие оксиды из их солей
Al 2 O 3
+ K 2 CO 3
2KAlO 2
+ CO 2 .
5.
Соль 1
+ соль 2
соль 3
+соль 4 .
Реакция обмена между солями протекает в растворе (обе соли должны быть растворимы) только в том случае, если хотя бы один из продуктов – осадок
AqNO 3
+ NaCl
AqCl
+
NaNO 3 .
6.
Соль менее
активного металла +Металл
более
активный
Металл менее
активный +
соль.
Исключения – щелочные и щелочно-земельные металлы в растворе в первую очередь взаимодействуют с водой
Fe
+ CuCl 2
FeCl 2
+Cu.
7.
Соль
продукты
термического разложения.
I) Соли азотной кислоты. Продукты термического разложения нитратов зависят от положения металла в ряду напряжений металлов:
а)
если металл левее Mq
(исключая
Li):
MeNO 3
MeNO 2
+ O 2 ;
б)
если металл от Mq
до Сu,
а также Li:
MeNO 3
MeО
+ NO 2
+ O 2 ;
в)
если металл правее Cu:
MeNO 3
Me
+ NO 2
+ O 2 .
II) Соли угольной кислоты. Почти все карбонаты разлагаются до соответствующего металла и СО 2 . Карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов кроме Li не разлагаются при нагревании. Карбонаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла
МеСО 3
МеО
+ СО 2 ;
2Aq 2 CO 3
4Aq
+ 2CO 2
+ O 2 .
Все гидрокарбонаты разлагаются до соответствующего карбоната.
Me(HCO 3) 2
MeCO 3
+ CO 2
+H 2 O.
III) Соли аммония. Многие соли аммония при прокаливании разлагаются с выделением NH 3 и соответствующей кислоты или продуктов ее разложения. Некоторые соли аммония, содержащие анионы-окислители, разлагаются с выделением N 2 , NO, NO 2
NH 4 Cl
NH 3
+HCl
;
NH 4 NO 2
N 2
+2H 2 O;
(NH 4) 2 Cr 2 O 7
N 2
+ Cr 2 O 7
+ 4H 2 O.
В табл. 1 приведены названия кислот и их средних солей.
Названия важнейших кислот и их средних солей
|
Название |
||
|
Метаалюминиевая |
Метаалюминат |
|
|
Мышьяковая | ||
|
Мышьяковистая | ||
|
Метаборная |
Метаборат |
|
|
Ортоборная |
Ортоборат |
|
|
Четырехборная |
Тетраборат |
|
|
Бромоводородная | ||
|
Муравьиная | ||
|
Уксусная | ||
|
Циановодородная (синильная кислота) | ||
|
Угольная |
Карбонат |
|
Окончание табл. 1
|
Название |
||
|
Щавелевая | ||
|
Хлороводородная (соляная кислота) | ||
|
Хлорноватистая |
Гипохлорит |
|
|
Хлористая | ||
|
Хлорноватая | ||
|
Перхлорат |
||
|
Метахромистая |
Метахромит |
|
|
Хромовая | ||
|
Двухромовая |
Дихромат |
|
|
Иодоводородная | ||
|
Периодат |
||
|
Маргонцовая |
Перманганат |
|
|
Азидоводород (азотистоводородная) | ||
|
Азотистая | ||
|
Метафосфорная |
Метафосфат |
|
|
Ортофосфорная |
Ортофосфат |
|
|
Двуфосфорная |
Дифосфат |
|
|
Фтороводородная (плавиковая кислота) | ||
|
Сероводородная | ||
|
Родановодородная | ||
|
Сернистая | ||
|
Двусерная |
Дисульфат |
|
|
Пероксодвусерная |
Пероксодисульфат |
|
|
Кремниевая | ||
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача 1. Напишите формулы следующих соединений: карбонат кальция, карбид кальция, гидрофосфат магния, гидросульфид натрия, нитрат железа (III), нитрид лития, гидроксикарбонат меди (II), дихромат аммония, бромид бария, гексацианоферрат (II) калия, тетрагидроксоалюминат натрия.
Решение. Карбонат кальция – СаСО 3 , карбид кальция – СаС 2 , гидрофосфат магния – MqHPO 4 , гидросульфид натрия – NaHS, нитрат железа (III) – Fe(NO 3) 3 , нитрид лития – Li 3 N, гидроксикарбонат меди (II) – 2 CO 3, дихромат аммония – (NH 4) 2 Cr 2 O 7 , бромид бария – BaBr 2 , гексацианоферрат (II) калия – K 4 , тетрагидроксоалюминат натрия – Na.
Задача 2. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного веществ.
Решение.
а) железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):
Fe
+ S
FeS;
б) соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов выпадает в осадок:
AqNO 3
+ NaCl
AqCl
+NaNO 3 ;
в) соли образуются при растворении металлов в кислотах:
Zn
+ H 2 SO 4
ZnSO 4
+H 2 .
Задача 3. При разложении карбоната магния выделился оксид углерода (IV), который пропустили через известковую воду (взята в избытке). При этом образовался осадок массой 2,5г. Рассчитайте массу карбоната магния, взятого для реакции.
Решение.
Составляем уравнения соответствующих реакций:
MqCO 3
MqO
+CO 2 ;
CO 2
+ Ca(OH) 2
CaCO 3
+H 2 O.
2. Рассчитываем молярные массы карбоната кальция и карбоната магния, используя периодическую систему химических элементов:
М(СаСО 3) = 40+12+16*3 = 100г/моль;
М(МqСО 3) = 24+12+16*3 = 84 г/моль.
3. Вычисляем количество вещества карбоната кальция (вещества, выпавшего в осадок):
n(CaCO 3)=
.
Из уравнений реакций следует, что
n(MqCO 3)=n(CaCO 3)=0,025 моль.
Рассчитываем массу карбоната кальция, взятого для реакции:
m(MqCO 3)=n(MqCO 3)*M(MqCO 3)= 0,025моль*84г/моль=2,1г.
Ответ: m(MqCO 3)=2,1г.
Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
Mq
MqSO 4
Mq(NO 3) 2
MqO
(CH 3 COO) 2 Mq.
Решение.
Магний растворяется в разбавленной серной кислоте:
Mq
+ H 2 SO 4
MqSO 4
+H 2 .
Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном растворе с нитратом бария:
MqSO 4
+ Ba(NO 3) 2
BaSO 4
+Mq(NO 3) 2 .
При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:
2Mq(NO 3) 2
2MqO+
4NO 2
+ O 2 .
4. Оксид магния - основной оксид. Он растворяется в уксусной кислоте
MqO
+ 2СН 3 СООН
(СН 3 СОО) 2 Mq
+ H 2 O.
Глинка, Н.Л. Общая химия. / Н.Л. Глинка.– М.: Интеграл-пресс, 2002.
Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. / Н.Л. Глинка. - М.: Интеграл-пресс, 2003.
Габриелян, О.С. Химия. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. - М.: Дрофа, 2002.
Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. / Н.С. Ахметов. – 4-е изд. - М.: Высшая школа, 2002.
Химия. Классификация, номенклатура и реакционные возможности неорганических веществ: методические указания к выполнению практической и самостоятельной работ для студентов всех форм обучения и всех специальностей
Химические уравнения
Химическое уравнение - это выражение реакции при помощи химических формул. Химические уравнения показывают, какие вещества вступают в химическую реакцию и какие вещества образуются в результате этой реакции. Уравнение составляется на основе закона сохранения массы и показывает количественные соотношения веществ, участвующих в химической реакции.
В качестве примера рассмотрим взаимодействие гидроксида калия с фосфорной кислотой :
Н 3 РО 4 + 3 КОН = К 3 РО 4 + 3 Н 2 О.
Из уравнения видно, что 1 моль ортофосфорной кислоты (98 г) реагирует с 3 молями гидроксида калия (3·56 г). В результате реакции образуется 1 моль фосфата калия (212 г) и 3 моля воды (3·18 г).
98 + 168 = 266 г; 212 + 54 = 266 г видим, что масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе продуктов реакции. Уравнения химической реакции позволяет производить различные расчёты, связанные с данной реакцией.
Сложные вещества делятся на четыре класса: оксиды, основания, кислоты и соли.
Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород, т.е. оксид - это соединение элемента с кислородом.
Название оксидов образуется от названия элемента, входящего в состав оксида. Например, BaO - оксид бария. Если оксид элемент имеет переменную валентность, то после названия элемента в скобках указывается его валентность римской цифрой. Например, FeO - оксид железа (I), Fe2О3 - оксид железа (III).
Все оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие.
Солеобразующие оксиды - это такие оксиды, которые в результате химических реакций образуют соли. Это оксиды металлов и неметаллов, которые при взаимодействии с водой образуют соответствующие кислоты, а при взаимодействии с основаниями - соответствующие кислые и нормальные соли. Например, оксид меди (CuO) является оксидом солеобразующим, потому что, например, при взаимодействии её с соляной кислотой (HCl) образуется соль:
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O.
В результате химических реакций можно получать и другие соли:
CuO + SO3 → CuSO4.
Несолеобразующими оксидами называются такие оксиды, которые не образуют солей. Примером могут служить СО, N2O, NO.
Солеобразующие оксиды бывают 3-х типов: основными (от слова «основание»), кислотными и амфотерными.
Основные оксиды - это оксиды металлов, которым соответствуют гидроксиды, относящиеся к классу оснований. К основным оксидам относятся, например, Na2O, K2O, MgO, CaO и т.д.
Химические свойства основных оксидов
1. Растворимые в воде основные оксиды вступают в реакцию с водой, образуя основания:
Na2O + H2O → 2NaOH.
2. Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соответствующие соли
Na2O + SO3 → Na2SO4.
3. Реагируют с кислотами, образуя соль и воду:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O.
4. Реагируют с амфотерными оксидами:
Li2O + Al2O3 → 2LiAlO2.
5. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, образуя соли:
Na2O + SO3 = Na2SO4
Если в составе оксидов в качестве второго элемента будет неметалл или металл, проявляющий высшую валентность (обычно проявляют от IV до VII), то такие оксиды будут кислотными. Кислотными оксидами (ангидридами кислот) называются такие оксиды, которым соответствуют гидроксиды, относящие к классу кислот. Это, например, CO2, SO3, P2O5, N2O3, Cl2O5, Mn2O7 и т.д. Кислотные оксиды растворяются в воде и щелочах, образуя при этом соль и воду.
Химические свойства кислотных оксидов
1. Взаимодействуют с водой, образуя кислоту:
SO3 + H2O → H2SO4.
Но не все кислотные оксиды непосредственно реагируют с водой (SiO2 и др.).
2. Реагируют с основанными оксидами с образованием соли:
CO2 + CaO → CaCO3
3. Взаимодействуют со щелочами, образуя соль и воду:
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O.
В состав амфотерного оксида входит элемент, который обладает амфотерными свойствами. Под амфотерностью понимают способность соединений проявлять в зависимости от условий кислотные и основные свойства. Например, оксид цинка ZnO может быть как основанием, так и кислотой (Zn(OH)2 и H2ZnO2). Амфотерность выражается в том, что в зависимости от условий амфотерные оксиды проявляют либо осно?вные, либо кислотные свойства, например - Al2O3, Cr2O3, MnO2; Fe2O3 ZnO. К примеру, амфотерный характер оксида цинка проявляется при взаимодействии его как с соляной кислотой, так и с гидроксидом натрия:
ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O
Так как далеко не все амфотерные оксиды расворимы в воде, то доказать амфотерность таких оксидов заметно сложнее. Например, оксид алюминия (III) в реакции сплавления его с дисульфатом калия проявляет основные свойства а при сплавлении с гидроксидами кислотные:
Al2O3 + 3K2S2O7 = 3K2SO4 + A12(SO4)3
Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + H2O
У различных амфотерных оксидов двойственность свойств может быть выражена в различной степени. Например, оксид цинка одинаково легко растворяется и в кислотах, и в щелочах, а оксид железа (III) - Fe2O3 - обладает преимущественно основными свойствами.
Химические свойства амфотерных оксидов
1. Взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O.
2. Реагируют с твёрдыми щелочами (при сплавлении), образуя в результате реакции соль - цинкат натрия и воду:
ZnO + 2NaOH → Na2 ZnO2 + H2O.
При взаимодействии оксида цинка с раствором щелочи (того же NaOH) протекает другая реакция:
ZnO + 2 NaOH + H2O => Na2.
Координационное число - характеристика, которая определяет число ближайших частиц: атомов или инов в молекуле или кристалле. Для каждого амфотерного металла характерно свое координационное число. Для Be и Zn - это 4; Для и Al - это 4 или 6; Для и Cr - это 6 или (очень редко) 4;
Амфотерные оксиды обычно не растворяются в воде и не реагируют с ней.
Способы получения оксидов из простых веществ - это либо прямая реакция элемента с кислородом:
либо разложение сложных веществ:
а) оксидов
4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2-
б) гидроксидов
Ca(OH)2 = CaO + H2O
в) кислот
H2CO3 = H2O + CO2-
CaCO3 = CaO +CO2
А также взаимодействие кислот - окислителей с металлами и неметаллами:
Cu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O
Оксиды могут быть получены при непосредственном взаимодействии кислорода с другим элементом, так и косвенным путём (например, при разложении солей, оснований, кислот). В обычных условиях оксиды бывают в твёрдом, жидком и газообразном состоянии, этот тип соединений весьма распространён в природе. Оксиды содержатся в Земной коре. Ржавчина, песок, вода, углекислый газ - это оксиды.
Основания - это сложные вещества, в молекулах которых атомы металла соединены с одной или несколькими гидроксильными группами.
Основания - это электролиты, которые при диссоциации образуют в качестве анионов только гидроксид-ионы.
NaOH = Na + + OH -
Ca(OH)2 = CaOH + + OH - = Ca 2 + + 2OH -
Существует несколько признаков классификации оснований:
В зависимости от растворимости в воде основания делят на щёлочи и нерастворимые. Щелочами являются гидроксиды щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba). Все остальные основания являются нерастворимыми.
В зависимости от степени диссоциации основания делятся на сильные электролиты (все щёлочи) и слабые электролиты (нерастворимые основания).
В зависимости от числа гидроксильных групп в молекуле основания делятся на однокислотные (1 группа ОН), например, гидроксид натрия, гидроксид калия, двухкислотные (2 группы ОН), например, гидроксид кальция, гидроксид меди(2), и многокислотные.
Химические свойства.
Ионы ОН - в растворе определяют щелочную среду.
Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов:
Фенолфталеин: бесцветный ® малиновый,
Лакмус: фиолетовый ® синий,
Метилоранж: оранжевый ® жёлтый.
Растворы щелочей взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей тех кислот, которые соответствуют реагирующим кислотным оксидам. В зависимости от количества щёлочи образуются средние или кислые соли. Например, при взаимодействии гидроксида кальция с оксидом углерода(IV) образуются карбонат кальция и вода:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3? + H2O
А при взаимодействии гидроксида кальция с избытком оксида углерода (IV) образуется гидрокарбонат кальция:
Ca(OH)2 + CO2 = Ca(HCO3)2
Ca2+ + 2OH- + CO2 = Ca2+ + 2HCO32-
Все основания взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды, например: при взаимодействии гидроксида натрия с соляной кислотой образуются хлорид натрия и вода:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na+ + OH- + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O
Гидроксид меди (II) растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида меди (II) и воды:
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ + 2Cl- = Cu2+ + 2Cl- + 2H2O
Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2О.
Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации.
Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на воду и соответствующий основанию оксид металла, например:
Cu(OH)2 = CuO + H2 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Щёлочи вступают во взаимодействие с растворами солей, если выполняется одно из условий протекания реакции ионного обмена до конца (выпадает осадок),
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2? + Na2SO4
2OH- + Cu2+ = Cu(OH)2
Реакция протекает за счёт связывания катионов меди с гидроксид-ионами.
При взаимодействии гидроксида бария с раствором сульфата натрия образуется осадок сульфата бария.
Ba(OH)2 + Na2SO4 = BaSO4? + 2NaOH
Ba2+ + SO42- = BaSO4
Реакция протекает за счёт связывания катионов бария и и сульфат-анионов.
Кислоты - это сложные вещества, в состав молекул которых входят атомы водорода, способные замещаться или обмениваться на атомы металла и кислотный остаток.
По наличию или отсутствию кислорода в молекуле кислоты делятся на кислородсодержащие (H2SO4 серная кислота, H2SO3 сернистая кислота, HNO3 азотная кислота, H3PO4 фосфорная кислота, H2CO3 угольная кислота, H2SiO3 кремниевая кислота) и бескислородные (HF фтороводородная кислота, HCl хлороводородная кислота (соляная кислота), HBr бромоводородная кислота, HI иодоводородная кислота, H2S сероводородная кислота).
В зависимости от числа атомов водорода в молекуле кислоты кислоты бывают одноосновные (с 1 атомом Н), двухосновные (с 2 атомами Н) и трехосновные (с 3 атомами Н).
К И С Л О Т Ы
Часть молекулы кислоты без водорода называется кислотным остатком.
Кислотные остатки могут состоять из одного атома (-Cl, -Br, -I) - это простые кислотные остатки, а могут - из группы атомов (-SO3, -PO4, -SiO3) - это сложные остатки.
В водных растворах при реакциях обмена и замещения кислотные остатки не разрушаются:
H2SO4 + CuCl2 → CuSO4 + 2 HCl
Слово ангидрид означает безводный, то есть кислота без воды. Например,
H2SO4 - H2O → SO3. Бескислородные кислоты ангидридов не имеют.
Своё название кислоты получают от названия образующего кислоту элемента (кислотообразователя) с прибавлением окончаний «ная» и реже «вая»: H2SO4 - серная; H2SO3 - угольная; H2SiO3 - кремниевая и т.д.
Элемент может образовать несколько кислородных кислот. В таком случае указанные окончания в названии кислот будут тогда, когда элемент проявляет высшую валентность (в молекуле кислоты большое содержание атомов кислорода). Если элемент проявляет низшую валентность, окончание в названии кислоты будет «истая»: HNO3 - азотная, HNO2 - азотистая.
Кислоты можно получать растворением ангидридов в воде. В случае, если ангидриды в воде не растворимы, кислоту можно получить действием другой более сильной кислоты на соль необходимой кислоты. Этот способ характерен как для кислородных так и бескислородных кислот. Бескислородные кислоты получают так же прямым синтезом из водорода и неметалла с последующим растворением полученного соединения в воде:
H2 + Cl2 → 2 HCl;
Растворы полученных газообразных веществ HCl и H2S и являются кислотами.
При обычных условиях кислоты бывают как в жидком, так и в твёрдом состоянии.
Химические свойства кислот
1. Растворы кислот действуют на индикаторы. Все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворяются в воде. Специальные вещества - индикаторы позволяют определить присутствие кислоты.
Индикаторы - это вещества сложного строения. Они меняют свою окраску в зависимоти от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах — они имеют одну окраску, в растворах оснований - другую. При взаимодействии с кислотой они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в красный цвет, индикатор лакмус - тоже в красный цвет.
2. Взаимодействуют с основаниями с образованием воды и соли, в которой содержится неизменный кислотный остаток (реакция нейтрализации):
H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2 H2O.
3. Взаимодействуют с основанными оксидами с образованием воды и соли. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации:
H3PO4 + Fe2O3 → 2 FePO4 + 3 H2O.
4. Взаимодействуют с металлами.
Для взаимодействия кислот с металлами должны выполнятся некоторые условия:
1. Металл должен быть достаточно активным по отношению к кислотам (в ряду активности металлов он должен располагаться до водорода). Чем левее находится металл в ряду активности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами;
К, Са, Na, Мn, Аl, Zn, Fе, Ni, Sn, РЬ, Н2, Сu, Нg, Аg, Аu.
А вот реакция между раствором соляной кислоты и медью невозможна, так как медь стоит в ряду напряжений после водорода.
2. Кислота должна быть достаточно сильной (то есть способной отдавать ионы водорода H+).
При протекании химических реакций кислоты с металлами образуется соль и выделяется водород (кроме взаимодействия металлов с азотной и концентрированной серной кислотами,):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Cu + 4HNO3 → CuNO3 + 2 NO2 + 2 H2O.
Однако, какими бы разными ни были кислоты, все они образуют при диссоциации катионы водорода, которые и обусловливают ряд общих свойств: кислый вкус, изменение окраски индикаторов (лакмуса и метилового оранжевого), взаимодействие с другими веществами.
Так же реакция протекает между оксидами металлов и большинством кислот
CuO+ H2SO4 = CuSO4+ H2O
Опишем реакции:
2) При второй реакции должна получиться растворимая соль. Во многих случаях взаимодействие металла с кислотой практически не происходит потому, что образующаяся соль нерастворима и покрывает поверхность металла зашитной пленкой, например:
Рb + H2SO4 =/ PbSO4 + H2
Нерастворимый сульфат свинца (II) прекращает доступ кислоты к металлу, и реакция прекращается, едва успев начаться. По данной причине большинство тяжелых металлов практически не взаимодействует с фосфорной, угольной и сероводородной кислотами.
3) Третья реакция характерна для растворов кислот, поэтому-нерастворимые кислоты, например кремниевая, не вступают в реакции с металлами. Концентрированный раствор серной кислоты и раствор азотной кислоты любой концентрации взаимодействуют с металлами несколько иначе, поэтому уравнения реакций между металлами и этими кислотами записываются подругой схеме. Разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует с металлами. стоящими в ряду напряжении до водорода, образуя соль и водород.
4) Четвертая реакция является типичной реакцией ионного обмена п протекает только в том случае, если образуется осадок или газ.
Соли - это сложные вещества, молекулы которых, состоят из атомов металлов и кислотных остатков (иногда могут содержать водород). Например, NaCl - хлорид натрия, СаSO4 - сульфат кальция и т. д.
Практически все соли являются ионными соединениями, поэтому в солях между собой связаны ионы кислотных остатков и ионы металла:
Na+Cl - хлорид натрия
Ca2+SO42 - сульфат кальция и т.д.
Соль является продуктом частичного или полного замещения металлом атомов водорода кислоты.
Отсюда различают следующие виды солей:
1. Средние соли - все атомы водорода в кислоте замещены металлом: Na2CO3, KNO3 и т.д.
2. Кислые соли - не все атомы водорода в кислоте замещены металлом. Разумеется, кислые соли могут образовывать только двух- или многоосновные кислоты. Одноосновные кислоты кислых солей давать не могут: NaHCO3, NaH2PO4 ит. д.
3. Двойные соли - атомы водорода двух- или многоосновной кислоты замещены не одним металлом, а двумя различными: NaKCO3, KAl(SO4)2 и т.д.
4. Соли основные можно рассматривать как продукты неполного, или частичного, замещения гидроксильных групп оснований кислотными остатками: Аl(OH)SO4 , Zn(OH)Cl и т.д.
По международной номенклатуре название соли каждой кислоты происходит от латинского названия элемента. Например, соли серной кислоты называются сульфатами: СаSO4 - сульфат кальция, Mg SO4 - сульфат магния и т.д.; соли соляной кислоты называются хлоридами: NaCl - хлорид натрия, ZnCI2 - хлорид цинка и т.д.
В название солей двухосновных кислот добавляют частицу «би» или «гидро»: Mg(HCl3)2 - бикарбонат или гидрокарбонат магния.
При условии, что в трехосновной кислоте замещён на металл только один атом водорода, то добавляют приставку «дигидро»: NaH2PO4 - дигидрофосфат натрия.
Соли - это твёрдые вещества, обладающие самой различной растворимостью в воде.
Химические свойства солей определяются свойствами катионов и анионов, которые входят в их состав.
1. Некоторые соли разлагаются при прокаливании:
CaCO3 = CaO + CO2
2. Взаимодействуют с кислотами с образованием новой соли и новой кислоты. Для осуществление этой реакции необходимо, чтобы кислота была более сильная чем соль, на которую воздействует кислота:
2NaCl + H2 SO4 → Na2SO4 + 2HCl.
3. Взаимодействуют с основаниями, образуя новую соль и новое основание:
Ba(OH)2 + Mg SO4 → BaSO4↓ + Mg(OH)2.
4. Взаимодействуют друг с другом с образованием новых солей:
NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3 .
5. Взаимодействуют с металлами, которые стоят в раду активности до металла, который входит в состав соли.
