Окислительные свойства азотной кислоты
Окислителем в молекуле (см. также «Азотная кислота») азотной кислоты является N+5, который в зависимости от концентрации HNO3 и силы восстановителя (например, активности металла – см. также тему «Азотная кислота») принимает от 1 до 8 электронов, образуя N+4O2; N+2O; N2+1O; N20; N-3H3(NH4NO3);
1)
Cu0 + 4HN+5O3(конц) = Сг+2(NO3)2 + 2N+4O2 + 2H2O
электронный баланс:
| Cu0 - 2ç Cu+2 N+5 + ç N+4 |
метод полуреакций:
| Cu0 - 2ç Cu+2 NO3- + 2H+ + ç NO2 + H2O |
__________________________________
Cu0 + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2 + 2H2O
2)
3Ag0 + 4HN+5O3(конц) = 3Ag+1NO3 + N+2O + 2H2O
электронный баланс:
| Ag0 – ç Ag+ N+5 + 3ç N+2 |
метод полуреакций:
| Ag0 – ç Ag+ NO3- + 4H+ + 3ç NO + 2H2O |
_________________________________
3Ag0 + NO3- + 4H+ = 3Ag+ + NO + 2H2O
3)
5Co0 + 12HN+5O3(разб) = 5Сo+2(NO3)2 + N20 + 6H2O
электронный баланс:
| Co0 – 2ç Co+2 2N+5 + 10ç N20 |
метод полуреакций:
| Co0 – 2ç Co+2 2NO3- + 12H+ + 10ç N2 6H2O |
____________________________________
5Co0 + 2NO3- + 12H+ = 5Co2+ + N2 + 6H2O
4)
4Ca0 + 10HN+5O3(оч. разб.) = 4Ca+2(NO3)2 + N-3H4NO3 + 3H2O
электронный баланс:
| Ca0 - 2ç Ca+2 N+5 + 8ç N-3 |
метод полуреакций:
| Ca0 - 2ç Ca+2 NO3- + 10H+ + 8ç NH4+ 3H2O |
___________________________________
4Ca0 + NO3- + 10H+ = 4Ca2+ + NH4+ + 3H2O
При взаимодействии HNO3 с неметаллами выделяется, как правило, NO:
1)
3С0 + 4HN+5O3 = 3C+4O2 + 4N+2O + 2H2O
электронный баланс:
| С0 – 4ç С+4 N+5 + 3ç N+2 |
метод полупеакций:
| C0 + 2H2O - 4ç CO2 + 4H+ NO3- + 4H+ + 3ç NO + 2H2O |
____________________________________________
3C0 + 6H2O + 4NO3- + 16H+ = 3CO2 + 12H+ + 4NO + 8H2O
или 3С0 + 4NO3- + 4H+ = 3CO2 + 4NO + 2H2O
2)
3P0 + 5HN+5O3 + 2H2O = 3H3P+5O4 + 5N+2O
электронный баланс:
| P0 - 5ç P+5 N+5 + 3ç N+2 |
метод полуреакций:
| P0 + 4H2O - 5ç PO43- + 8H+ NO3- + 4H+ + 3ç NO + 2H2O |
_______________________________________________
3P0 + 12H2O + 5NO3- + 2OH+ = 3PO43- + 24H+ + 5NO + 10H2O
или 3P0 + 2H2O + 5NO3- = 3PO43- + 4H+ + 5NO
Пероксид водорода в окислительно-восстановительных реакциях
1. Обычно пероксид водорода используют как окислитель:
H2O2 + 2HI-1 = I20 + 2H2O
электронный баланс:
| 2I- - 2ç I20 [O2]-2 + 2ç 2O-2 |
метод полуреакций:
| 2I- - 2ç I20 H2O2 + 2H+ + 2ç 2H2O |
________________________
2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O
При действии сильных окислителей пероксид водорода может окисляться, образуя кислород и воду.
5H2O2 + 2KMn+7O4 + 3H2SO4 = 5O20 + K2SO4 + 2Mn2+SO4 + 8H2O
электронный баланс:
| [O2]-2 - 2ç O20 Mn+7 + 5ç Mn+2 |
метод полуреакций:
| MnO4- + 8H+ + 5ç Mn2+ 4H2O H2O2 – 2ç O2 + 2H+ |
___________________________________________
2MnO4- + 5H2O + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 + 10H+
или 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
КИСЛОТЫ
Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. ( С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты – электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только Н+).
Классификация
1. По составу: безкислородные и кислородосодержащие.
2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные…
Бескислородные: Название соли
HCl – хлористоводородная (соляная) одноосновная хлорид
HBr – бромистоводородная одноосновная бромид
HI – йодистоводородная одноосновная йодид
HF – фтористоводородная (плавиковая) одноосновная фторид
H2S – сероводородная двухосновная сульфид
Кислородосодержащие:
HNO3 – азотная одноосновная нитрат
H2SO3 – сернистая двухосновная сульфит
H2SO4 – серная двухосновная сульфат
H2CO3 – угольная двухосновная карбонат
H2SiO3 – кремниевая двухосновная силикат
H3PO4 – ортофосфорная трёхосновная ортофосфат
Получение
1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородосодержащих кислот):
SO3 + H2O = H2SO4
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):
H2 + Cl2 = 2HCl
H2 + S = H2S
3. Реакциями обмена соли с кислотой
Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HNO3
в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl
2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) – t = Na2SO4 + 2HCl
Химические свойства
1. Действие на индикаторы.
Лакмус – красный
Метилоранж – розовый
2. Взаимодействия с основаниями (реакция нейтрализации):
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O
3. Взаимодействие с основными оксидами:
CuO + 2HNO3 – t Cu(NO3)2 + H2O
4.Взаимодействие с металлами:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители).
5.Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
2HCl + K2CO3 = 2KCl + H2O + CO2
СОЛИ
Соли– сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений.
Классификация
СОЛИ
Средние
Кислые
Основные
Двойные
Смешанные
Комплексные
Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH4+)
Na2SO4 = 2Na+ + SO42-
CaCl2 = Ca2+ + 2Cl-
Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH4+), ионы водорода и анионы кислотного остатка.
NaHCO3 Na+ + HCO3 - Na+ + H+ + CO32-
Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла.
Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка.
Zn(OH)Cl [Zn(OH)]+ + Cl- Zn2+ + OH- + Cl-
Продукты неполного замещения групп ОН соответствующего основания на кислотные остатки.
Двойные.При диссоциации дают два катиона и один анион.
KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-
Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:
CaOCl2 Ca2+ + Cl- + OCl-
Комплексные.Содержат сложные катионы или анионы.
[Ag(NH3)2]Br [Ag(NH3)2]+ + Br-
Na[Ag(CN)2] Na+ + [Ag(CN)2]-
Средние соли.
Получение
Большинство способов получения солей основано на взаимодействии веществ с противоположными свойствами:
1) металла с неметаллом:
2Na + Cl2 = 2NaCl
2) металла с кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
3) металла с раствором соли менее активного металла:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
4) основного оксида с кислотным оксидом:
MgO + CO2 = MgCO2
5) основного оксида с кислотой:
CuO + H2SO4 –t CuSO4 + H2O
6) основания с кислотным оксидом:
Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O
7) основания с кислотой:
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
8) соли с кислотой:
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2РСд
9) раствора основания с раствором соли:
Ba(OH)2 + Na2SO4 = 2NaOH + BaSO4
10) растворов двух солей:
3CaCl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6NaCl
Химические свойства
1. Термическое разложение.
CaCO3 = CaO + CO2
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
NH4Cl = NH3 + HCl
2. Гидролиз.
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
FeCl3 + H2O = Fe(OH)Cl2 + HCl
Na2S + H2O = NaHS + NaOH
3. Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями.
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Fe(NO3)3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaNO3
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3 + 2NaCl
4. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона.
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 2KCL + 5Cl2 + 8H2O
Кислые соли
Получение
1. Взаимодействие кислоты с недостатком основания.
KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O
2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида.
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2
3. Взаимодействие средней соли с кислотой.
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2
Химические свойства
1. Термическое разложение с образованием средней соли
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
2. Взаимодействие со щелочью. Получение средней соли.
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3 + 2H2O
Основные соли
Получение
1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой
ZnCl2 + H2O = [Zn(OH)]Cl + HCl
2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов
AlCl3 + 2NaOH = [Al(OH)2]Cl + 2NaCl
3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями
2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = [Mg(OH)]2CO3 + CO2 + 4NaCl
Химические свойства.
1. Термическое разложение.
[Cu(OH)]2CO3(малахит) = 2CuO + CO2 + H2O
2. Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.
Sn(OH)Cl + HCl = SnCl2 + H2O
Комплексные соли
Строение
K4[Fe(CN)6]
K4[Fe(CN)6] - Внешняя сфера
K4[Fe(CN)6] - Внутренняя сфера
K4[Fe(CN)6] - Комплексообразователь (центральный атом)
K4[Fe(CN)6] - Координационное число
K4[Fe(CN)6] - Лиганд
Центральными атомами обычно служат ионы металлов больших периодов (Со, Ni, Pt, Hg, Ag, Cu); типичными лигандами являются OH-, CN-, NH3, CO, H2O; они связаны с центральным атомом донорно-акцепторной связью.
Получение.
1. Реакции солей с лигандами:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
FeCl3 + 6KCN = K3 [Fe(CN)6] + 3KCl
Химические свойства.
1. Разрушение комплексов за счет образования малорастворимых соединений:
2[Cu(NH3)2]Cl + K2S = CuS + 2KCl + 4NH3
2. Обмен лигандами между внешней и внутренней сферами.
K2[CoCl4] + 6H2O = [Co(H2O)6]Cl2 + 2KCl
Занятие 4.