Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Численность молодых семей: - Предоставить статистическую информацию не представляется возможным, поскольку указанный показатель не учитывается в демог...полностью>>
'Документ'
Подсветка украсит более 200 деревьев на Елисейских полях, крупнейшие магазины города - Galeries Lafayette, Printemps и BHV - и 125 улиц. Праздничным о...полностью>>
'Документ'
К объектам гражданской обороны относятся убежища, противорадиационные укрытия, специализированные складские помещения для хранения имущества гражданск...полностью>>
'Документ'
Технико-экономическая значимость: внедрение разработок повысит мотивацию персонала предприятия, а значит и производительность труда, что даст возможно...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Глава 2

Важнейшие классы неорганических соединений

2.1. Разделы теоретического курса для повторения

Простые вещества. Аллотропия. Сложные вещества. Органические и неорганические вещества. Основные классы неорганических соединений. Оксиды, их состав и номенклатура. Солеобразующие и несолеобразующие (безразличные) оксиды. Оксиды основные, кислотные и амфотерные. Химические свойства оксидов. Способы получения.

Кислоты, их состав и номенклатура. Классификация кислот. Основность кислот. Получение кислот и их характерные свойства.

Основания, их состав и номенклатура. Классификация оснований. Способы получения и свойства оснований. Щелочи. Амфотерные гидроксиды.

Соли, их состав и номенклатура. Классификация солей. Соли средние, кислые, основные и двойные. Способы получения солей. Химические свойства солей.

Генетическая связь между классами неорганических соединений.

Использование веществ, принадлежащих к основным классам неорганических соединений, в нефтяной и газовой промышленности.

2.2. Теоретическая часть.

Классификация веществ предусматривает объединение разнообразных и многочисленных соединений (в настоящее время известно около 10 миллионов химических соединений) в определенные группы или классы, обладающие сходными свойствами.

Научные, научно-технические и учебные химические издания все шире используют международную номенклатуру, разработанную Международным союзом теоретической и практической химии (IUPAC). В технической литературе, лабораторной и заводской практике часто применяют бессистемные, тривиальные названия, например, сода, едкий натр, медный купорос, соляная кислота, олеум (см. табл. 13 приложения).

Кроме того, в ряде случаев возникает необходимость дать минералогическое название вещества (см. табл. 13 приложения).

Все вещества, встречающиеся в природе, можно подразделить на индивидуальные химические вещества (чистые вещества), которые состоят из частиц одного вида и смеси веществ, состоящие из разнородных частиц.

Индивидуальные химические вещества подразделяются, в свою очередь, на простые и сложные.

Простых веществ, с учетом аллотропных модификаций элементов, в настоящее время известно около 500. В свою очередь, простые вещества подразделяются на металлы и неметаллы.



Рис. 2.1. Схема классификации химических веществ

К неметаллам относятся:

символ элемента:

благородные газы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra

галогены: F, Cl, Br, I, At

халькогены, O, S, Se, Te, кроме Po

а также:

азот, фосфор, мышьяк, N, P, As

углерод, кремний, бор, водород C, Si, B, H

Остальные элементы относятся к металлам.

Сложные вещества подразделяются на органические и неорганические.

Органическими считаются соединения, в состав которых входит элемент углерод.

Такие простейшие соединения углерода, как его оксиды, угольная кислота и ее соли и некоторые другие, рассматривают среди неорганических соединений, так как по составу и свойствам они очень близки к ним.

Согласно другому, широко используемому определению, органические соединения – это углеводороды и их разнообразные производные.

Сложные неорганические вещества, в свою очередь, подразделяются на следующие основные классы: оксиды, основания, кислоты и соли.

Основания и кислородсодержащие кислоты можно рассматривать как один класс – гидроксиды.

Ряд сложных неорганических соединений рассматривается как не основные классы неорганических соединений.

Рис. 2.2. Схема классификации неорганических веществ

2.2.1. Оксиды

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород со степенью окисления –2.

Примером оксидов могут служить соединения:

Na2O, ZnO, P2O5, Mn2O7.

Большинство элементов периодической системы образуют соединения с кислородом, являющиеся оксидами.

Классификация оксидов.

Оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобра-зующие (безразличные).

Солеобразующими называют такие оксиды, которые в результате химических реакций способны образовывать соли.

Несолеобразующие оксиды такой способностью не обладают. Примером несолеобразующих оксидов могут служить следующие вещества: СО, SiO, N2O, NO.

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

Рис. 2.3. Схема классификации оксидов

Основными оксидами называются такие оксиды, которым в качестве гидратов (продуктов присоединения воды) соответствуют основания.

Например:

Na2O +H2O = 2NaOH.

Основные оксиды образуются металлами при проявлении ими невысокой валентности (обычно I или II).

Формула основного оксида

Соответствующая гидратная форма (основание)

Na2O

NaOH

BaO

Ba(OH)2

CaO

Ca(OH)2

FeO

Fe(OH)2

Оксиды таких металлов, как Li, Na, К, Rb, Сs, Fr, Са, Sr, Ва

непосредственно взаимодействуют с водой с образованием растворимых в воде оснований – щелочей.

Другие основные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основания получают из солей (косвенным путем).

Кислотными оксидами называются такие, которым в качестве гидратов соответствуют кислоты.

Кислотные оксиды называют также ангидридами кислот.

Например, SO3 – кислотный оксид, так как ему в качестве гидрата соответствует серная кислота.

SO3 + H2O = H2SO4.

Формула кислотного оксида

Соответствующая гидратная форма (кислота)

SO2

H2SO3

SO3

H2SO4

P2O5

H3PO4

CrO3

H2CrO4

Mn2O7

HMnO4

V2O5

HVO3

Кислотные оксиды образуются при окислении неметаллов и металлов, если последние имеют в полученном оксиде высокое значение валентности.

Например, оксид марганца (VII) – кислотный оксид, так как это оксид металла с высокой валентностью – (VII). В качестве гидрата этому оксиду будет соответствовать кислота НMnО4 (марганцевая).

Большинство кислотных оксидов могут непосредственно взаимодействовать с водой и при этом образовывать кислоты.

Например:

СО2 + Н2О = Н2СО3,

P2O5 +3Н2О = 2Н3РO4,

SO3 + Н2О = Н24.

Некоторые оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют. Такого типа оксиды сами могут быть получены из кислот.

Например:

SiO2 + H2O  реакция не идет

H2SiO3 SiO2 + H2O.

Это подтверждает названия кислотных оксидов – ангидриды, то есть «не содержащие воду». Одно из названий SiO2 – ангидрид кремниевой кислоты.

Амфотерные оксиды представляют собой оксиды, которые в зависимости от условий проявляют свойства как основных (в кислой среде), так и кислотных (в щелочной среде) оксидов.

К амфотерным оксидам относятся оксиды некоторых металлов.

Например:

BeO, Al2O3, PbO, SnO, ZnO, PbO2, SnO2, Cr2O3.

При реакциях с кислотами амфотерные оксиды проявляют свойства основных оксидов:

РbО + 2НNО3 = Рb(NО3)2 + Н2О.

При реакциях со щелочами амфотерные оксиды проявляют свойства кислотных оксидов:

РbО +2NaOНтв Na2PbO2 + Н2О.

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не взаимодействуют, следовательно, их гидратные формы получают косвенно  из солей.

Несолеобразующие (безразличные) оксиды – небольшая группа оксидов, которые не вступают в химические реакции с образованием солей.

К несолеобразующим оксидам относятся, например, СО, N2O, NO, SiO.

Номенклатура оксидов

Названия оксидов по международной номенклатуре начинаются со слова «оксид», затем называется элемент, образующий данный оксид, и в скобках, с помощью римской цифры, указывается валентность элемента. Если элемент имеет постоянную валентность, то ее можно не указывать.

Например:

Мn2О7 – оксид марганца (VII),

Р2О5 – оксид фосфора (V),

Na2O – оксид натрия.

В научно-технической и научно-популярной литературе можно встретить и тривиальные (исторически сложившиеся) названия оксидов.

Например:

N2O – веселящий газ,

Al2O3 – глинозём,

SiO2 – кремнезём,

SO2 – сернистый газ,

СO2 (тв.) – сухой лёд,

СО2 – углекислый газ,

СО – угарный газ,

СаО – негашеная известь.

Графическое изображение формул оксидов

Для того, чтобы изобразить графическую формулу оксида, необходимо помнить, что:

1. Кислород в оксидах проявляет постоянную степень окисления - 2, а элементы, образующие оксиды, имеют положительные степени окисления от +1 до +8.

2. Если в молекулу оксида входит не один, а несколько атомов элемента, то они будут соединяться в молекулу через атом кислорода.

3. Каждая черточка в графическом изображении символизирует единицу связи.

Например:

+5 -2 О О

N2O5 N – O – N

O O

Физические свойства оксидов

По агрегатному состоянию оксиды бывают газообразными (например, СО2, SO2), жидкими (например, N2O4, Cl2O7, Mn2O7) и твердыми (все основные и амфотерные оксиды, а также ряд кислотных оксидов, например, Р2О5, SiO2).

Химические свойства оксидов

1. Основные оксиды взаимодействуют:

а) с кислотами. Продуктами этих реакций будут соль и вода.

Например:

FеО + Н2SO4 = FеSO4 + Н2О,

СuO + 2НNО3 = Сu(NО3)2 + Н2О;

б) с кислотными оксидами. При этом образуются соли.

Например:

СаО + СО2 = СаСО3,

MgО + SiO2 MgSiO3;

в) с амфотерными оксидами. Продуктом реакции являются соответствующие соли.

Например:

Na2O + ZnO Na2ZnO2,

K2O + Al2O3 2KAlO2;

г) некоторые основные оксиды способны взаимодействовать с водой. В воде растворяются оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, образуя щелочи (растворимые в воде основания).

Например:

Na2O + H2O = 2NaOH,

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют:

а) с основаниями. Продуктами реакции будут соль и вода.

Например:

В2O3 + 2NaOН = 2NaВО2 + Н2О,

SO2 + 2NaОН = Na2SO3 + H2O,

СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О;

б) с основными оксидами. При этом образуются соответствующие соли.

Например:

SO2 + CaО = CaSO3,

SiO2 + BaO = BaSiO3,

в) с амфотерными оксидами. Продуктом реакции является соль.

Например:

P2O5 + Al2O3 2AlPO4;

г) некоторые основные оксиды способны взаимодействовать с водой. Большинство кислотных оксидов растворимы в воде, при этом образуются соответствующие кислоты.

Например:

SO2 + H2O = H2SO3,

СО2 + Н2О = Н2СО3.

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют:

a) со щелочами, образуя при сплавлении соответствующую соль и воду.

Например:

А12O3 + 2NaOНтв 2NaА1O2 + Н2О,

ZnO + 2КОНтв К2ZnО2 + Н2О.

В этом случае амфотерные оксиды ведут себя как кислотные;

б) с кислотами, образуя и соль и воду.

Например:

РbО + 2НNО3 = Рb(NO3)2 + Н2О,

ZnO + Н24 = ZnSO4 + Н2О.

В этом случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды;

в) с основными оксидами, образуя соли.

Например:

Cr2O3 + Na2O 2NaCrO2,

Fe2O3 + K2O 2KFeO2.

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как кислотные оксиды;

г) с кислотными оксидами, образуя соли.

ZnO + SO3 = ZnSO4,

А12O3 + 3SiO2 Al2(SiO3)3.

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды;

д) амфотерные оксиды с водой не взаимодействуют.

ZnO + Н2О =

Способы получения оксидов

1. Окислением простых веществ кислородом (сжигание простых веществ).

Например:

2Mg + O2 = 2МgО,

4Р + 5O2 = 2Р2О5.

Метод неприменим для получения оксидов щелочных металлов, т.к. при окислении щелочные металлы обычно дают не оксиды, а пероксиды (Na2O2, K2O2).

Не окисляются кислородом воздуха благородные металлы, например, Аu, Аg, Рt.

2. Окислением сложных веществ (солей некоторых кислот и водородных соединений неметаллов).

Например:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2,

2S + 3O2 = 2SO2 + 2Н2О.

3. Разложением при нагревании гидроксидов (оснований и кислородсодержащих кислот).

Например:

Сu(ОН)2 СuО + Н2О,

H2SO3 SO2 + H2O.

Нельзя пользоваться этим методом для получения оксидов щелочных металлов, так как разложение щелочей происходит при слишком высоких температурах.

4. Разложением некоторых солей кислородсодержащих кислот.

Например:

СаСО3 СаО + СО2,

2Рb(NO3)2 2РbО + 4NO2 + O2.

Следует иметь в виду, что соли щелочных металлов не разлагаются при нагревании с образованием оксидов.

Области применения оксидов

Ряд природных минералов представляют собой оксиды и используются как рудное сырье для получения соответствующих металлов.

Например:

Боксит А12O3 · nH2O

Гематит Fe2O3

Пиролюзит МnO2

Магнетит FеО · Fe2O3

Рутил ТiО2

Минерал корунд (А12O3) обладающий большой твердостью, используют как абразивный материал. Его прозрачные, окрашенные в красный и синий цвет кристаллы представляют собой драгоценные камни – рубин и сапфир.

Негашеная известь (CaO), получаемая обжигом природного минерала известняка (СаСО3), находит широкое применение в строительстве, сельском хозяйстве и используется как реагент для буровых растворов.

Оксиды железа (Fе2О3, Fе3О4) используются при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителей и реагентов-нейтрализаторов сероводорода.

Оксид кремния (IV) (SiO2) в виде кварцевого песка широко используется для производства стекла, цемента и эмалей, для пескоструйной обработки поверхности металлов, для гидропескоструйной перфорации и при гидроразрыве в нефтяных и газовых скважинах. В виде мельчайших сферических частиц (аэрозоля) находит применение в качестве эффективного пеногасителя буровых растворов и наполнителя при производстве резинотехнических изделий (белая ре-зина).

Ряд оксидов (А12O3, Cr2O3, V2O5, СuО, NО и др.) используются в качестве катализаторов в современных химических производствах.

Являющийся одним из главных продуктов сгорания угля, нефти и нефтепродуктов углекислый газ (СО2) при закачке в продуктивные пласты способствует повышению их нефтеотдачи. Используется СО2 также для заполнения огнетушителей, газирования напитков и для других целей.

Образующиеся при нарушении режимов сгорания топлива (NO, СО) или при сгорании сернистого топлива (SO2) оксиды являются продуктами загрязняющими атмосферу. Современное производство, а также транспорт предусматривают строгий контроль за содержанием таких оксидов и их нейтрализацию.

Оксиды азота (NO, NO2) и серы (SO2, SO3) являются промежуточными продуктами в крупнотоннажных производствах азотной (НNO3) и серной (Н24) кислот.

Оксиды хрома (Сr2O3) и свинца (2РbО · РbО2  сурик) используются для производства антикоррозионных красочных составов.

2.2.2. Основания

Оcнованиями называются химические вещества, распадающиеся (диссоциирующие) в водном растворе (или в расплаве) на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы гидроксила (определение Аррениуса).

Например:

NaOH  Na + + OH

гидроксид натрия катион натрия гидроксид-ион

Основаниями являются сложные вещества, образующиеся при гидратации основных оксидов.

Например:

CaO + H2O = Ca(OH)2 – гидроксид кальция,

BaO + H2O = Ва(ОН)2 – гидроксид бария.

Классификация оснований

По растворимости в воде все основания можно подразделить на растворимые в воде и нерастворимые.

Основания, растворимые в воде, называются щелочами (см. табл. 6 приложения).

Большинство оснований в воде нерастворимы.

Основания различаются по кислотности. Они бывают однокислотными и многокислотными.

Кислотность оснований определяется количеством гидроксильных групп, которые могут быть замещены на кислотные остатки.

Рис. 2.4. Классификация оснований

Однокислотные основания образуются от одновалентных металлов, а многокислотные основания – от поливалентных металлов.

Например:

LiОН – однокислотное основание,

Са(ОН)2 – двухкислотное основание,

A1(ОН)3 – трехкислотное основание и т.д.

Графическое изображение формул оснований

При графическом изображении формул оснований следует иметь в виду, что число гидроксильных групп определяется валентностью металла и, что атом водорода связан с металлом через атом кислорода:

Например:

Ca(OH)2 H-O-Ca-O-H

O-H

Al(OH)3 Al O-H

O-H

Номенклатура оснований

По международной номенклатуре названия оснований складываются из слова «гидроксид», названия металла и, если металл проявляет переменную валентность, то в скобках указывается его валентность.

Например:

КОН – гидроксид калия,

Сu(ОН)2 – гидроксид меди (II),

Fе(ОН)3 – гидроксид железа (III).

Для ряда оснований используются тривиальные названия.

Например:

NaОН – едкий натр, каустическая сода, каустик,

КОН – едкое кали,

Bа(ОН)2 – едкий барий,

Са(ОН)2 – гашеная известь.



Похожие документы:

  1. Важнейшие классы неорганических соединений (2)

    Урок
    ... 8 класс. Тема урока: Важнейшие классы неорганических соединений. Цели: 1)Обобщить и систематизировать знания учащихся о составе, номенклатуре важнейших классов неорганических соединений; совершенствовать ...
  2. Методические указания по дисциплине «химия» Классы неорганических соединений

    Методические указания
    ... В нем отражены только наиболее важные разделы темы «Классы неорганических соединений», даны примеры решения задач ... формул перечисленных классов неорганических соединений, их названия по Международной номенклатуре и важнейшие свойства. Простые ...
  3. Генетическая связь между классами неорганических соединений

    Документ
    ... и сложных веществ всех классов неорганических соединений. Генетической связью называется связь ... теме: «Генетическая связь между классами неорганических соединений» Самый сложный уровень – ... примерно 250 млн. лет. Важнейшую роль в круговороте элементов ...
  4. Рабочая программа по химии (8 9 класс)

    Рабочая программа
    ... 3 Растворы. Электролитическая диссоциация. 14 3 4 1 Важнейшие классы неорганических соединений, способы их получения их химические ... ) Повторение основных вопросов курса 8 класса 3 1 Важнейшие классы неорганических соединений 1 5.09. 2 Реакции ионного ...
  5. Рабочая программа содержит; Цели и задачи изучения предмета Основное содержание 8 класс Основное содержание 9 класс Критерии и нормы оценки знаний обучающихся

    Рабочая программа
    ...         Названия, состав, классификацию и состав важнейших классов неорганических соединений в свете электролитической диссоциации и с позиций ... и её солей к определённым классам неорганических соединений; 45 Соединения кремния. 46 Подготовка к ...

Другие похожие документы..