Основные классы неорганических соединений: их свойства, получение, номенклатура

Основные классы неорганических соединений: их свойства, получение, номенклатура

Способы получения кислых солей и перевод их в средние

1. Взаимодействие кислоты или кислотного оксида с основанием (при недостатке последнего):

H2SO4 NaOH = NaHSO4

CO2 KOH = KHCO3.

2. Взаимодействием между основным оксидом и избытком кислоты:

CaO 2H2CO3 = Ca(HCO3

3. Взаимодействие средней соли с кислотой:

Ca3(PO4)2

PbSO4 H2SO

lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>4 = Pb(HSO4)2.

Кислые соли переводят в средние, действуя на них щёлочью (лучше одноименной):

Ba(HSO3)2 Ba(OH)2

Ba(HSO3)2 2NaOH = BaSO3

lang=”en-US” lang=”en-US”> Na2SO3 2H2O.

Основные соли – это продукт неполного замещения гидроксильных групп в основании кислотным остатком. Например: (

lang=”en-US” lang=”en-US”>FeOH)2SO4,

lang=”en-US” lang=”en-US”>AlOHCl2, (CuOH)2

Способы получения основных солей и перевод их в средние

1. Взаимодействие основания с кислотой или кислотным оксидом (при избытке основания):

Co(OH)2 HCl = CoOHCl H2O;

2Ni(OH)2 CO2 = (NiOH)2

2.Взаимодействие средней соли с недостатком щелочи:

MgCl2 NaOH = MgOHCl

Основные соли переводят в средние, действуя на них кислотой (лучше одноименной):

Аl(OH)2NO3 2HNO

lang=”en-US” lang=”en-US”>3 = Al(NO3)3 2H2O;

(NiOH)2SO4 2HCl = NiSO4

Название соли состоит из двух слов: название аниона (кислотного остатка) и катиона, например: NaCl – хлорид натрия.

Если металл проявляет переменную степень окисления, то в скобках указывается её величина. Например: FeSO4 – сульфат железа (II), Fe

lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>2(SO4)3 – сульфат железа (III).

Название кислой соли образуется добавлением к аниону приставки “гидро” с указанием числа атомов водорода в кислотном остатке. Например: Na2HPO

lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>4 – гидрофосфат натрия, NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия.

Название основной соли образуется добавлением к аниону приставки “гидроксо”. Например: FeOHCl2 – гидроксохлорид железа (III); Fe(OH)

Название некоторых кислот и солей

Экспериментальная часть

Опыт 1. Свойства основных и кислотных оксидов

а) Взаимодействие основного оксида с водой.

Поместить в пробирку микрошпатель оксида кальция и добавить немного воды. Размешать стеклянной палочкой. Добавить две капли фенолфталеина. Объяснить все наблюдаемые явления, написать уравнения реакций, сделать вывод.

б) Взаимодействие основного оксида с кислотой.

В пробирку поместить микрошпатель оксида меди (II) и добавить 5-6 капель серной кислоты. Нагреть до кипения. Что наблюдается? Объяснить, написать уравнения реакции, сделать вывод.

в) Взаимодействие кислотного оксида с основанием (с получением средней и кислой соли).

Налить в пробирку 5 капель гидроксида кальция и через стеклянную трубочку (конец её протереть ватой, смоченной спиртом), опущенную в раствор, выдувать ртом выдыхаемый воздух до появления в пробирке помутнения. Объяснить это. Пропустить ещё воздух до исчезновения помутнения. Написать уравнение реакции, сделать вывод.

Опыт 2. Свойства оснований и кислот.

а) Реакция нейтрализации.

В пробирку поместить 5 капель гидроксида натрия и 2 капли фенолфталеина. Добавить по каплям разбавленный раствор хлорово-дородной кислоты, встряхнуть пробирку. Как и почему изменилась окраска фенолфталеина? Объясните наблюдения. Напишите уравнение реакции, сделайте вывод.

б) Взаимодействие кислот с солями.

В пробирку налить 4-5 капель разбавленной серной кислоты и добавить туда 2-3 кристаллика ацетата натрия, встряхнуть. Осторожно понюхать. Объяснить происходящую реакцию. Написать уравнение реакции, сделать вывод.

в) Свойства амфотерных оснований.

В три пробирки поместить по 8-10 капель (порознь) раствора солей: ZnSO4, MgSO4

lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>, Al2(SO4)3

lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>. Прибавить во все пробирки по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадков гидроксидов. Каждый из полученных осадков разделите вместе с жидкостью на две части. На одну часть подействуйте раствором хлороводородной кислоты (4-5 капель), на другую – раствором щёлочи (4-5 капель).

Таблица №2

Свойства оснований

Напишите уравнения реакций, сделайте вывод.

Опыт 3. Способы получения солей

а) Взаимодействие солей между собой.

В пробирку поместить несколько капель нитрата свинца и добавить 3-4 капли йодида калия. Описать наблюдения. Написать уравнение реакции, сделать вывод.

б) Взаимодействие солей с металлами.

В пробирку поместить 5 капель сульфата меди и опустить в неё кусочек цинка. Через 5-6 минут, слив раствор из пробирки, достать кусочек цинка и положить на фильтровальную бумагу. Что произошло при реакции? Написать уравнение реакции, сделать вывод.

Вопросы для самоконтроля

PAGE  1

Химические свойства амфотерных оснований

1. Амфотерные основания взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:

Zn(OH)2 2HCl = ZnCl2 2H2O.

2. Амфотерные основания взаимодействуют со щелочами:

Zn(OH)2 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

1.  Соли

Соли – это вещества, состоящие из ионов металлов и кислотного остатка. Соли делятся на средние, кислые, основные и комплексные.

Средние соли – это продукты полного замещения ионов водорода в кислоте металлом. Например:

K2SO4, CuCl2, Al(NO

Кислые соли – это продукты неполного замещения ионов водорода в кислоте на металл. Например: Ba(HS)2

Образование кислых солей возможно только для многоосновных кислот. Почти все кислые соли хорошо растворяются в воде.

Классификация неорганических веществ с примерами соединений

Теперь проанализируем представленную выше классификационную схему более детально.

Как мы видим, прежде всего все неорганические вещества делятся на простые и сложные:

Простыми веществами называют такие вещества, которые образованы атомами только одного химического элемента. Например, простыми веществами являются водород H2, кислород O2, железо Fe, углерод С и т.д.

Среди простых веществ различают металлы, неметаллы и благородные газы:

Металлы образованы химическими элементами, расположенными ниже диагонали бор-астат, а также всеми элементами, находящимися  в побочных группах.

Благородные газы образованы химическими элементами VIIIA группы.

Неметаллы образованы соответственно химическими элементами, расположенными выше диагонали бор-астат, за исключением всех элементов побочных подгрупп и благородных газов, расположенных в VIIIA группе:

Названия простых веществ чаще всего совпадают с названиями химических элементов, атомами которых они образованы. Однако для многих химических элементов широко распространено такое явление, как аллотропия. Аллотропией называют явление, когда один химический элемент способен образовывать несколько простых веществ.

Например, в случае химического элемента кислорода возможно существование молекулярных соединений с формулами O2 и O3. Первое вещество принято называть кислородом так же, как и химический элемент, атомами которого оно образовано, а второе вещество (O3) принято называть озоном.

Под простым веществом углеродом может подразумеваться любая из его аллотропных модификаций, например, алмаз, графит или фуллерены. Под простым веществом фосфором могут пониматься такие его аллотропные модификации, как белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор.

Классификация оксидов

Оксиды по их способности образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями подразделяют соответственно на солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующих оксидов немного, все они образованы неметаллами в степени окисления 1 и 2. Список несолеобразующих оксидов следует запомнить: CO, SiO, N2O, NO.

Солеобразующие оксиды в свою очередь подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с кислотами (или кислотными оксидами) образуют соли. К основным оксидам относят оксиды металлов в степени окисления 1 и 2, за исключением оксидов BeO, ZnO, SnO, PbO.

Кислотными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с основаниями (или основными оксидами) образуют соли. Кислотными оксидами являются практически все оксиды неметаллов за исключением несолеобразующих CO, NO, N2O, SiO, а также все оксиды металлов в высоких степенях окисления ( 5, 6 и 7).

Амфотерными оксидами называют оксиды, которые могут реагировать как с кислотами, так и основаниями, и в результате этих реакций образуют соли. Такие оксиды проявляют двойственную кислотно-основную природу, то есть могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов.

Некоторые металлы могут образовывать все три вида солеобразующих оксидов. Например, хром образует основный оксид CrO, амфотерный оксид Cr2O3 и кислотный оксид CrO3.

Как можно видеть, кислотно-основные свойства оксидов металлов напрямую зависят от степени окисления металла в оксиде: чем больше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства.

Номенклатура кислот и кислотных остатков

Нижеследующий список названий и формул кислот и кислотных остатков обязательно следует выучить.

В некоторых случаях облегчить запоминание может ряд следующих правил.

Как можно видеть из таблицы выше, построение систематических названий бескислородных кислот выглядит следующим образом:

Например:

HF — фтороводородная кислота;

HCl — хлороводородная кислота;

H2S — сероводородная кислота.

Названия кислотных остатков бескислородных кислот строятся по принципу:

Например, Cl— — хлорид, Br— — бромид.

Названия кислородсодержащих кислот получают добавлением к названию кислотообразующего элемента различных суффиксов и окончаний. Например, если кислотообразующий элемент в кислородсодержащей кислоте имеет высшую степень окисления, то название такой кислоты строится следующим образом:

Например, серная кислота H2S 6O4, хромовая кислота H2Cr 6O4.

Все кислородсодержащие кислоты могут быть также классифицированы как кислотные гидроксиды, поскольку в их молекулах обнаруживаются гидроксогруппы (OH). Например, это видно из нижеследующих графических формул некоторых кислородсодержащих кислот:

Таким образом, серная кислота иначе может быть названа как гидроксид серы (VI), азотная кислота — гидроксид азота (V), фосфорная кислота — гидроксид фосфора (V) и т.д. При этом число в скобках характеризует степень окисления кислотообразующего элемента.

Классификация кислот

По количеству атомов водорода, способных замещаться на металл, кислоты делятся на:

— одноосновные кислоты: HF, HCl, HBr, HI, HNO3;

— двухосновные кислоты: H2SO4, H2SO3, H2CO3;

— трехосновные кислоты: H3PO4, H3BO3.

Следует отметить, что количество атомов водорода в случае органических кислот чаще всего не отражает их основность. Например, уксусная кислота с формулой CH3COOH, несмотря на наличие 4-х атомов водорода в молекуле, является не четырех-, а одноосновной. Основность органических кислот определяется количеством карбоксильных групп (-COOH) в молекуле.

Также по наличию кислорода в молекулах кислоты подразделяют на бескислородные (HF, HCl, HBr и т.д.) и кислородсодержащие (H2SO4, HNO3, H3PO4 и т.д.). Кислородсодержащие кислоты называют также оксокислотами.

Более детально про классификацию кислот можно почитать здесь.

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды — гидроксиды металлов, проявляющие двойственную природу, т.е. способные проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.

Амфотерными являются гидроксиды металлов в степенях окисления 3 и 4 (как и оксиды).

Также в качестве исключений к амфотерным гидроксидам относят соединения Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2 и Pb(OH)2, несмотря на степень окисления металла в них 2.

Для амфотерных гидроксидов трех- и четырехвалентных металлов возможно существование орто- и мета-форм, отличающихся друг от друга на одну молекулу воды. Например, гидроксид алюминия (III) может существовать в орто-форме Al(OH)3 или мета-форме AlO(OH) (метагидроксид).

Поскольку, как уже было сказано, амфотерные гидроксиды проявляют как свойства кислот, так и свойства оснований, их формула и название также могут быть записаны по-разному: либо как у основания, либо как у кислоты. Например:

Номенклатура оксидов

Название оксида химического элемента строится по принципу:

Например:

Fe2O3 — оксид железа (III); CuO — оксид меди (II); N2O5 — оксид азота (V)

Нередко можно встретить информацию о том, что в скобках указывается валентность элемента, однако же это не так. Так, например, степень окисления азота N2O5 равна 5, а валентность, как это ни странно, равна четырем.

В случае, если химический элемент имеет единственную положительную степень окисления в соединениях, в таком случае степень окисления не указывается. Например:

Na2O — оксид натрия; H2O — оксид водорода; ZnO — оксид цинка.

Сложные вещества

Сложными веществами называют вещества, образованные атомами двух или более химических элементов.

Так, например, сложными веществами являются аммиак NH3, серная кислота H2SO4, гашеная известь Ca(OH)2 и бесчисленное множество других.

Среди сложных неорганических веществ выделяют 5 основных классов, а именно оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты и соли:

Оксиды— сложные вещества, образованные двумя химическими элементами, один из которых кислород в степени окисления -2.

Общая формула оксидов может быть записана как ЭxOy, где Э — символ какого-либо химического элемента.

Классификация оснований

Основания классифицируют по количеству гидроксогрупп в одной структурной единице.

Основания с одной гидроксогруппой, т.е. вида MeOH, называют однокислотными основаниями, с двумя гидроксогруппами, т.е. вида Me(OH)2, соответственно, двухкислотными и т.д.

Также основания подразделяют на растворимые (щелочи) и нерастворимые.

К щелочам относятся исключительно гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид таллия TlOH.

Номенклатура средних и кислых солей

Название средних и кислых солей строится по принципу:

Если степень окисления металла в сложных веществах постоянная, то ее не указывают.

Названия кислотных остатков были даны выше при рассмотрении номенклатуры кислот.

Например,

Na2SO4 — сульфат натрия;

NaHSO4 — гидросульфат натрия;

CaCO3 — карбонат кальция;

Ca(HCO3)2 — гидрокарбонат кальция и т.д.

Основания

Основания — соединения с формулой вида Me(OH)x, где x чаще всего равен 1 или 2.

Исключения: Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2 и Pb(OH)2 не относятся к основаниям, несмотря на степень окисления металла 2. Данные соединения являются амфотерными гидроксидами, которые еще будут рассмотрены в этой главе более подробно.

Кислоты

Кислоты— сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться на металл.

Общая формула кислот может быть записана как HxA, где H — атомы водорода, способные замещаться на металл, а A — кислотный остаток.

Например, к кислотам относятся такие соединения, как H2SO4, HCl, HNO3, HNO2 и т.д.

Номенклатура комплексных солей

Номенклатура комплексных соединений значительно сложнее, и для сдачи ЕГЭ многого знать из номенклатуры комплексных солей не нужно.

Следует уметь называть комплексные соли, получаемые взаимодействием растворов щелочей с амфотерными гидроксидами. Например:

*Одинаковыми цветами в формуле и названии обозначены соответствующие друг другу элементы формулы и названия.

Номенклатура оснований

Название основания строится по нижеследующему принципу:

Например:

Fe(OH)2 — гидроксид железа (II),

Cu(OH)2 — гидроксид меди (II).

В тех случаях, когда металл в сложных веществах имеет постоянную степень окисления, указывать её не требуется. Например:

NaOH — гидроксид натрия,

Ca(OH)2 — гидроксид кальция и т.д.

Тривиальные названия неорганических веществ

Под тривиальными названиями понимают названия веществ не связанные, либо слабо связанные с их составом и строением. Тривиальные названия обусловлены, как правило, либо историческими причинами либо физическими или химическими свойствами данных соединений.

Список тривиальных названий неорганических веществ, которые необходимо знать:

Номенклатура основных солей

Названия основных солей строятся по принципу:

Например:

(CuOH)2CO3 — гидроксокарбонат меди (II);

Fe(OH)2NO3 — дигидроксонитрат железа (III).