Тема 1.5. Классификация неорганических соединений и их свойства

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов кислорода и какого-нибудь другого химического элемента. Оксиды образуют все химические элементы, кроме He, Ne, Ar. Разнообразие оксидов представлено следующей схемой:

Для составления названия оксида нужно:

1) указать слово «оксид», а затем в родительном падеже название второго элемента: Na₂О– оксид натрия;

2) если химический элемент может образовать несколько оксидов, то после названия элементов в скобках указывают его валентность: FeO – оксид железа (II), Fe₂O₃ – оксид железа (III). При написании формул оксидов кислород всегда ставят на второе место, кроме OF₂.

Основания – это сложные вещества, которые состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп Ме(ОН)_Х. В названиях оснований в начале указывают слово «гидроксид», а затем название металла, и если металл имеет переменную валентность, то в скобках указывают его валентность: CuOH – гидроксид меди (I), Cu(ОН)₂ – гидроксид меди (II).

Щелочи - растворимые в воде основания (NaOH).

Кислоты – это сложные вещества, содержащие в своем составе водород, способный замещаться металлом и образовать соли. Формулы наиболее распространённых кислот и названия их солей приведены в таблице 1.5.1.

1) Название бескислородной кислоты состоит из названия неметалла с добавлением буквы «-о-» и слова «водородная». Например: H₂S – сероводородная кислота.

2) Название кислородосодержащей кислоты зависит от валентности элемента, образующего кислоту: если кислота содержит элемент с высшей валентностью, но название состоит из названия этого элемента и окончания « -ная» или «-вая». Например: – серная кислота.

3) Название кислоты, которая содержит элемент с меньшей валентностью, имеет окончание « -истая». - сернистая кислота.

Таблица 1.5.1

Формула кислоты	Название кислот	Название соли
Бескислородные кислоты
HF	фтороводородная (плавиковая)	фторид
HCl	хлороводородная (соляная)	хлорид
HBr	бромоводородная	бромид
HJ	йодоводородная	йодид
H2S	сероводородная	сульфид
Кислородосодержащие кислоты
HClO4	хлорная	перхлорат
H2SO4	серная	сульфат
H2SO3	сернистая	сульфит
H2CrO4	хромовая	хромат

Продолжение таблицы 1.5.1

HNO3	азотная	нитрат
HNO2	азотистая	нитрит
H3PO4	ортофосфорная	фосфат
H2CO3	угольная	карбонат
H2SiO3	кремниевая	силикат
H3BO3	борная	борат
HMnO4	марганцовая	перманганат

Соли – сложные вещества, продукт полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислот на металл или же продукт полного или частичного замещения гидроксогруппы в основании на кислотный остаток. Классификация солей выражается следующим образом:

Соли

средние	кислые	основные
продукт полного замещения водорода в кислоте металлом 2KOH+H2CO3® K2CO3+2H2O карбонат калия	продукт неполного замещения водорода в кислоте металлом NaOH+H2CO3® NaHCO3+H2O гидро- карбонат натрия	продукт неполного замещения групп ОН - основания на кислотный остаток Al(OH)3+H2SO4® AlOHSO4+2H2O гидрокси- сульфат алюминия

Названия солей зависят от принадлежности их к данным группам, обусловлены названием кислотного остатка.

1) Названия солей бескислородных кислот и соединений металлов с неметаллами производятся от корня слова латинского названия неметалла с добавлением суффикса «-ид», а далее – название металла. Например: CaS – сульфид кальция.

2) К названиям солей металлов, имеющих переменную валентность, добавляют число, обозначающее валентность. Например: Fe₂(SO₄)₃ – сульфат железа (III)

3) В названия кислых солей добавляют приставку «гидро-», а если соль содержит два незамещенных атома водорода - «дигидро-».

Например: КНСО₃ – гидрокарбонат калия, КН₂РО₄ – дигидрофосфат.

4) Названия основных солей начинаются с приставки «гидрокси-». Например: Mg(OH)Cl – гидроксихлорид магния.

Соли бывают двойными и смешанными. Двойные соли – соли, состоящие из различных катионов и общего кислотного остатка (KAl(SO₄)₂, NaNH₄CO₃).

Смешанные соли – соли, состоящие из общего металла и разных кислотных остатков. Например: CuCH₃COONO₃ – нитрат-ацетат меди (II).

СаCl₂+K₂CO₃ → CaCO₃↓+2KCl

Pb(NO₃)₂+2KOH = Pb(OH)₂↓+2KNO₃

CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

CaCO₃ CaO+CO₂

CaCO₃+SiO₂ CaSiO₃+CO₂

Гидролиз солей – это реакция обмена ионов соли с ионами воды.

1) гидролизу подвергаются только растворимые в воде соли,

2) гидролиз приводит к образованию слабого электролита,

3) реакция гидролиза подчиняется принципу Ле Шателье (при повышении температуры, увеличении количества Н₂О гидролиз усиливается),

4) гидролиз протекает ступенчато,

5) соли, образованные сильным основанием и кислотой, гидролизу не подвергаются,

6) наиболее полному гидролизу подвергаются соли, образованные слабой кислотой и основанием,

7) гидролиз является обратимым процессом.

1. Пример гидролиза соли, образованной сильным основанием и сильной кислотой

KCl КОН – сильное основание

HCl – сильная кислота

KCl « K⁺+ Cl^-

Н₂О « Н⁺ + ОН^-

КCl + H₂O « KOH + HCl

K⁺ + Cl^- + H⁺ OH^- « K⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^-

H₂O « OH^- + H⁺

Гидролиз не идет, рН = 7,среда нейтральная.

2. Пример гидролиза соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой:

KNO₂ КОН – сильное основание

HNO₂ – слабая кислота

KNO₂ « K⁺+

Н₂О « Н⁺ + ОН^-

КNO₂ + H₂O « KOH + HNO₂

K⁺ + + HOH « K⁺ + OH^- + HNO₂

+ HOH « OH^- + HNO₂

Гидролиз этой соли идет по аниону, рН >7, СН⁺<СОН^-, среда щелочная.

3. Пример гидролиза соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой.

CuCl₂ Cu(OH)₂– слабое основание

HCl – сильная кислота

CuCl₂ « Cu²⁺+ 2Cl^‑

Н₂О « Н⁺ + ОН^-

I ступень CuCl₂ + H₂O « CuОНCl + HCl

Cu²⁺ + 2Cl^- + HOH « CuОН⁺ + Cl^- + Н⁺ + Cl^-‑

Cu²⁺ + HOH « CuOH + Н⁺

Гидролиз данной соли идет по катиону, ступенчато, так как катион меди – многозарядный, СН⁺ > СОН^-, рН<7, среда кислая.

Ионное произведение воды – произведение концентраций ионов водорода Н и гидроксид – ионов в воде. Пример: Н₂О « Н⁺+ОН^-

К_В = [Н⁺][ОН^-]=10^-14, при t=25°С.

Задания для самоконтроля:

Задание № 1.Укажите, какие из солей, формулы которых AgCl, Al₂(SO₄)₃, CaCO₃, BaSO₄, K₂S, K₂SO₄, способны подвергаться гидролизу. Напишите уравнения гидролиза в ионной форме.

Укажите реакцию среды (кислая, щелочная, нейтральная) растворов этих солей.

Задание № 2. Назовите следующие вещества:

K₂O, MgCO₃, NaOH, K₂SO₄, FeCl₂, Al₂(SO₄)₃, KHS, Mn₂O₇, H₂CO₃, Fe(OH)₃, Na₂SiO₃, H₂SO₄, NaNO₃.

Задание № 3. Напишите формулы следующих соединений:

а) гидроксид алюминия, б) перманганат калия, в) гидроксид хрома (III), г) соляная кислота, д) циановодородная кислота, е) фосфат кальция.

Задание № 4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: Na → NaOH → Na₂CO₃ → Na₂SO₄

↓

NaHCO₃

Задание № 5. Напишите уравнения реакций между серной кислотой и следующими веществами: а) цинком, б) оксидом кальция, в) карбонатом магния, г) оксидом железа (III).

Задание № 6. Хлорид железа (III) используют в радиотехнике для «травления» медных пластинок при получении печатных радиосхем. В результате травления получается хлорид меди (II) и хлорид железа (II). Напишите уравнения химических реакций.