Студент, чья расчетно-графическая (контрольная) работа не зачтена, до экзамена по химии не допускается.
Варианты расчетно-графической (контрольной) работы №1
Таблица 1 – Варианты расчетно-графической (контрольной) работы №1
| № варианта | Номера задач по темам РГР | |||||||
| 1 Основные классы неорганических соединений | 2 Основные законы химии | 3 Химическая кинетика и равновесие | 4 Растворы | 5 Водородный показатель среды | 6 Жёсткость воды | 7 Окислительно-восстановительные реакции | 8 Гальванический элемент. Коррозия металлов | |
| 1. | ||||||||
| 2. | ||||||||
| 3. | ||||||||
| 4. | ||||||||
| 5. | ||||||||
| 6. | ||||||||
| 7. | ||||||||
| 8. | ||||||||
| 9. | ||||||||
| 10. | ||||||||
| 11. | ||||||||
| 12. | ||||||||
| 13. | ||||||||
| 14. | ||||||||
| 15. | ||||||||
| 16. | ||||||||
| 17. | ||||||||
| 18. | ||||||||
| 19. | ||||||||
| 20. | ||||||||
| 21. | ||||||||
| 22. | ||||||||
| 23. | ||||||||
| 24. | ||||||||
| 25. | ||||||||
| 26. | ||||||||
| 27. | ||||||||
| 28. | ||||||||
| 29. | ||||||||
| 30. | ||||||||
| 31. | ||||||||
| 32. | ||||||||
| 33. | ||||||||
| 34. | ||||||||
| 35. | ||||||||
| 36. | ||||||||
| 37. | ||||||||
| 38. | ||||||||
| 39. | ||||||||
| 40. | ||||||||
| 41. | ||||||||
| 42. | ||||||||
| 43. | ||||||||
| 44. | ||||||||
| 45. | ||||||||
| 46. | ||||||||
| 47. | ||||||||
| 48. | ||||||||
| 49. | ||||||||
| 50. | ||||||||
| 51. | ||||||||
| 52. | ||||||||
| 53. | ||||||||
| 54. | ||||||||
| 55. | ||||||||
| 56. | ||||||||
| 57. | ||||||||
| 58. | ||||||||
| 59. | ||||||||
| 60. | ||||||||
| 61. | ||||||||
| 62. | ||||||||
| 63. | ||||||||
| 64. | ||||||||
| 65. | ||||||||
| 66. | ||||||||
| 67. | ||||||||
| 68. | ||||||||
| 69. | ||||||||
| 70. | ||||||||
| 71. | ||||||||
| 72. | ||||||||
| 73. | ||||||||
| 74. | ||||||||
| 75. | ||||||||
| 76. | ||||||||
| 77. | ||||||||
| 78. | ||||||||
| 79. | ||||||||
| 80. | ||||||||
| 81. | ||||||||
| 82. | ||||||||
| 83. | ||||||||
| 84. | ||||||||
| 85. | ||||||||
| 86. | ||||||||
| 87. | ||||||||
| 88. | ||||||||
| 89. | ||||||||
| 90. | ||||||||
| 91. | ||||||||
| 92. | ||||||||
| 93. | ||||||||
| 94. | ||||||||
| 95. | ||||||||
| 96. | ||||||||
| 97. | ||||||||
| 98. | ||||||||
| 99. | ||||||||
| 100. |
Основные классы неорганических соединений
Теоретические пояснения
Все неорганические вещества можно разделить на простые и сложные. Сложные неорганические вещества по составу делятся на бинарные (оксиды, галогениды, сульфиды, гидриды, нитриды, карбиды и другие) и многоэлементные соединения.
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов один из которых кислород в степени окисления -2. Соединения с фтором, где кислород проявляет положительную степень окисления, пероксиды (степень окисления –1), супероксиды (степень окисления –1/2), озониды (степень окисления –1/3) оксидами не являются.
По функциональным признакам оксиды делятся на солеобразующие (при взаимодействии с кислотами или основаниями дают соли) и несолеобразующие, которые не образуют солей, им не соответствуют гидроксиды с той же степенью окисления элемента, что и в оксиде. Несолеобразующие оксиды могут вступать с кислотами или основаниями только в окислительно-восстановительные реакции. Примером таких оксидов служат N2O, NO, SO, SiO, CO, OsO4 и другие.
Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные (ангидриды кислот) и амфотерные.
Основными называют оксиды, которым соответствуют основания. К ним относятся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, MgO, CuO, CdO, HgO, VO, CrO, MnO, FeO, NiO, CoO, Bi2O3 и другие. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей:
MgO + 2HCl → MgCl2 +H2O
CaO +CO2 → CaCO3
Непосредственно с водой взаимодействуют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, частично MgO. При этом образуются основные гидроксиды (основания):
CaO + H2O → Ca(OH)2
Кислотными называют оксиды, которым соответствуют кислоты. К ним относятся CO2, SiO2, SO2, SO3, P2O5, N2O3, NO2, N2O5, B2O3, CrO3, Mn2O7 и другие.
Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами с образованием солей:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
SO3 + CaO → CaSO4
Многие из кислотных оксидов, за небольшим исключением (SiO2, TeO2, TeO3, MoO3, WO3 и другие), непосредственно взаимодействуют с водой, образуя кислородсодержащие кислоты:
SO2 + H2O → H2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
Амфотерными называют оксиды, которым соответствуют и основания и кислоты. К данным оксидам относятся BeO, ZnO, PbO, SnO, Al2O3, Cr2O3, MnO2, SnO2, PbO2, Sb2O3 и другие.
Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей:
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
Эти оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют.
Как показывают приведенные примеры, с повышением степени окисления металла основные свойства их оксидов ослабевают, а кислотные усиливаются.
Названия оксидов образуются следующим образом:
- слово «оксид» и название элемента в родительном падеже с указанием в скобках римской цифрой его степени окисления (если элемент может проявлять несколько степеней окисления);
- стехиометрические соотношения между элементами указываются при помощи греческих умножающих префиксов, присоединяемых без дефиса к названиям элементов (если в формуле свыше 12 атомов одного вида, то вместо префиксов используются цифры).
Например, СО2 – оксид углерода (IV) или диоксид углерода, N2O – оксид азота (I) или оксид диазота, Fe3O4 – оксид дижелеза (III)-железа (II) или тетраоксид трижелеза, W20O58 – 58 – оксид 20 – вольфрама.
Солеобразующим оксидам соответствуют гидроксиды – гидратированные оксиды. По кислотно-основным свойствам гидроксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.
Основания (основные гидроксиды) диссоциируют в водных растворах с образованием в качестве анионов только ОН-:
NaOH → Na+ + ОН-
Ca(OH)2→ Ca2+ + 2ОН-
Основания подразделяются на малорастворимые в воде основания, например, Аl(OH)3, Cu(OH)2, и хорошо растворимые в воде основания или щелочи (KOH, NaOH, Ca(OH)2). Важнейшее химическое свойство основных гидроксидов – способность взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей.
К амфотерным относятся гидроксиды, которые реагируют как с основаниями, так и с кислотами:
Аl(OH)3 +3 HCl → AlCl3 + 3H2O
Аl(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Кислоты – это электролиты, которые в водных растворах или расплавах диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Кислоты – это вещества способные в растворе отщеплять ион водорода.
Выделяют кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды), бескислородные кислоты, летучие и нелетучие, одноосновные, двухосновные, трехосновные, сильные и слабые. В таблице 1.1 приведены наиболее распространенные кислоты.
Таблица 1.1 – Наиболее распространенные кислоты
| Формула кислоты | Название кислоты | Формула кислотного остатка | Название кислотного остатка (аниона) | Примечания |
| HAlO2 | метаалюминиевая | (AlO2)- | метаалюминат | |
| HBO2 | метаборная | (BO2)- | метаборат | Орто-форма содержит больше молекул воды, чем мета-форма |
| H3BO3 | ортоборная | (BO3) 3- | ортоборат | |
| H2B4O7 | тетраборная | (B4O7) 2- | тетраборат | |
| HBr | бромоводородная | Br- | бромид | сильная |
| HF | Фтороводородная (плавиковая) | F- | фторид | |
| HCOOH | муравьиная | (HCOO)- | формиат | |
| CH3COOH | уксусная | (CH3COO)- | ацетат | |
| HCN | циановодородная (синильная) | (CN)- | цианид | |
| H2CO3 | угольная | (CO3) 2- | карбонат | |
| HCl | Хлороводородная (соляная) | Cl- | хлорид | сильная |
| HOCl | хлорноватистая | (OCl)- | гипохлорит | |
| HClO2 | хлористая | (ClO2)- | хлорит | |
| HClO3 | хлорноватая | (ClO3)- | хлорат | |
| HClO4 | хлорная | (ClO4)- | перхлорат | сильная |
| HCrO2 | метахромистая | (CrO2)- | метахромит | |
| H2CrO4 | хромовая | (CrO4)2- | хромат | сильная |
| H2Cr2O7 | дихромовая | (Cr2O7)2- | дихромат | сильная |
| HI | йодоводородная | I- | йодид | сильная |
| HMnO4 | марганцовая | (MnO4)- | перманганат | сильная |
| H2MnO4 | марганцовистая | (MnO4) 2- | манганат | |
| HNO2 | азотистая | (NO2)- | нитрит | |
| HNO3 | азотная | (NO3)- | нитрат | сильная |
| HPO3 | метафосфорная | (PO3)- | метафосфат | |
| H3PO4 | ортофосфорная | (PO4)3- | ортофосфат | |
| H3PO3 | фосфористая | (НPO3)2- | фосфит | двухосновная |
| H2S | сероводородная | S2- | сульфид | |
| HSCN | родановодородная | (SCN)2- | роданид | |
| H2SO3 | сернистая | (SO3)2- | сульфит | |
| H2SO4 | серная | (SO4)2- | сульфат | сильная |
| H2S2O3 | тиосерная | (S2O3)2- | тиосульфат | |
| H2SiO3 | кремниевая | (SiO3)2- | силикат | твердая кислота |
Кислородсодержащие кислоты имеют общую формулу HxAyOz, где AyOzх-– кислотный остаток, А – кислотообразующий элемент. В номенклатуре кислородсодержащих кислот используются как тривиальные, так и систематические названия. Последние полностью отражают состав соединения и даются по правилам составления названий комплексных соединений. Систематические названия рекомендуется давать лишь малораспространенным кислотам, образованным элементами с переменной степенью окисления. Например, H6TeO6 – гексаоксотеллурат (VI) водорода. В традиционных названиях для обозначения степени окисления элемента А применяют суффиксы:
| Высшая или любая единственная степень окисления | -н-, -ов-, -ев- |
| Промежуточная степень окисления +5, +6 | -новат- |
| Промежуточная степень окисления +3, +4 | -(ов) ист- |
| Низшая степень окисления +1 | -новатист- |
Примеры:
HClO4 – хлорная кислота;
HCIO3 – хлорноватая кислота;
HClO2 – хлористая кислота;
HClO – хлорноватистая кислота.
При взаимодействии между собой гидроксидов и оксидов, с различными кислотно-основными свойствами, образуются соли.
Соли по составу подразделяются на простые, двойные, смешанные и комплексные.
Двойные соли образованы двумя различными катионами и одним анионом. Например, NaAl(SO4)2 – сульфат алюминия-натрия.
Смешанные соли образованы несколькими различными анионами (кислотными остатками) и одним катионом. Например, Ca(ClO)Cl – хлорид-гипохлорит кальция или хлорная известь.
Комплексные соли содержат в своем составе сложные комплексные ионы, которые в химических реакциях, процессах растворения, в структуре кристалла ведут себя как самостоятельные единицы. Например, K4[Fe(CN)6] - гексацианоферрат (II) калия диссоциирует в воде на ионы в соответствии с уравнением:
K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6] 4-.
Комплексный анион практически не диссоциирует в водном растворе, поэтому Fe2+ не обнаруживается качественными реакциями.
Простые соли по характеру замещения подразделяются на средние (нормальные), кислые и основные.
Средние соли, например, CuSO4, Na2CO3 и другие, являются продуктами полного замещения ионов водорода в кислоте на другие катионы или продуктами полного замещения гидроксильных групп в основании на кислотные остатки.
Кислые соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ионов водорода в двух- или более основной кислоте на другие катионы. Кислые соли получаются при взаимодействии кислоты или кислотного оксида с недостатком основания, либо взаимодействием средней соли с кислотой или кислотным оксидом:
H2SO4 + КOH → КHSO4 + H2O;
CO2 + NaOH → NaHCO3;
Вa3(PO4)2 + H3PO4→ 3 ВaHPO4;
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2.
Так как в анионе кислой соли содержится подвижный водород, то она частично сохраняет свойства кислоты и может вступать в реакцию нейтрализации с основаниями:
NaHSO4 + KOH = NaKSO4 + H2O.
Основные соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ОН – групп в многокислотных основаниях на кислотные остатки. Эти соли получаются при взаимодействии основания с недостатком кислоты или средней соли:
Ва(OH)2 + HCl = ВаOHCl + H2O;
CoCl2 + КOH = CoOHCl¯ +КCl.
Так как в состав основных солей входят гидроксильные группы, то они могут взаимодействовать с кислотами с образованием средних солей. Таким образом, основные соли частично сохраняют свойства оснований:
MgOHCl + HCl = MgCl2 + H2O
Систематические названия солей связаны с систематическими названиями соответствующих кислот. Традиционные названия солей кислородсодержащих кислот составляются из названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном падеже. Название аниона включает корень русского или латинского названия кислотообразующего элемента с добавлением суффикса, соответствующего степени окисления элемента. При этом возможны следующие случаи:
- если кислотообразующий элемент имеет только одну степень окисления, то добавляется суффикс –ат (Na2CO3 – карбонат натрия);
- если кислотообразующий элемент имеет две степени окисления, то при высшей из них к корню добавляется суффикс –ат, а при низшей – -ит (CaSO4 – сульфат кальция, Na2SO3 – cульфит натрия);
- если имеются анионы, отвечающие четырем степеням окисления кислотообразующего элемента, то для высшей степени окисления используется приставка пер- и суффикс -ат (КCl+7O4 – перхлорат калия), затем суффикс –ат (KCl+5O3 – хлорат калия), суффикс –ит (KCl+3O2 – хлорит калия) и для наименьшей степени окисления – приставка гипо- и суффикс –ит (KCl+1O – гипохлорит калия).
В названиях анионов солей бескислородных кислот используется суффикс –ид (K2S – сульфид калия).
При построении традиционных названий кислых солей к названию аниона средней соли добавляется приставка гидро- и числовая греческая приставка, если число атомов водорода в анионе больше одного (Ca(H2PO4)2 – дигидрофосфат кальция, Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция).
Традиционные названия основных солей формируются при помощи приставки гидроксо- и при необходимости соответствующей числительной приставки ( (CuOH)2CO3 – карбонат гидроксомеди (II)).