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

Продолжение таблицы 1.5.1

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