Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Кислоты

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный технический университет»

Невинномысский технологический институт (филиал)

 

 

С.А. Лищенко

 

 

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Методические указания к лабораторному практикуму

по курсу «Химия І»

для студентов направления240100 Химическая технология

Невинномысск 2011


Методические указания разработаны в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования в части содержания и уровня подготовки выпускников по направлению 240100 Химическая технология и профилю подготовки Химическая технология неорганических веществ.

Методические указания содержат вопросы номенклатуры и наиболее характерных свойств важнейших представителей неорганических веществ – оксидов, кислот, оснований и солей.

Методические указания состоят из двух разделов. Первый раздел представляет основные классы веществ с традиционных позиций; второй – представляет краткий обзор современных представлений о природе кислот и оснований. Изложение учебного материала иллюстрируется многими примерами.

Для контроля самостоятельной работы студентов приводятся контрольные вопросы и задачи.

При выполнении лабораторной работы будут прививаться профессиональные компетенции ПК-3:

– использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире.

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры ХТМиАХП протокол №1 от 05.09.2011г.


СОДЕРЖАНИЕ

ОКСИДЫ………………………………………………………..
КИСЛОТЫ………………………………………………………
ОСНОВАНИЯ……………………………………………………
СОЛИ……………………………………………………………..
ПРИРОДА КИСЛОТ и ОСНОВАНИЙ (основные понятия).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ…………………………..
  ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………
  СОДЕРЖАНИЕ…………………………………………………..

Оксиды

Строение оксидов.Оксиды представляют собой сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, одним из которых является кислород.

Такое определение оксидов по элементарному составу не является законченным и требует уточнения: к оксидам следует отнести только такие кислородные соединения, в которых степень окисления кислорода равна – 2.

Оксиды могут образовывать как металлы, так и неметаллы.

Для того чтобы составить химическую формулу любого оксида, необходимо помнить, что молекулы химических соединений электронейтральны. Это означает, что сумма степеней окисления элементов, входящих в состав молекулы, должна быть равна нулю.



Например:

Na2+1O-2 – оксид натрия; Р2+5О-2 – оксид фосфора (+5).

Следует знать, что большинство элементов в зависимости от числа возможных степеней окисления могут образовывать несколько оксидов. Например, азот образует пять оксидов, т.к. имеет пять положительных степеней окисления (+1, +2, +3, +4, +5): N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5.

Номенклатура и графические формулы оксидов. Название оксида складывается из двух слов: 1) оксид; 2) русское название элемента с указанием в круглых скобках его степени окисления.

Примечание. Если элемент имеет в своих соединениях только одну степень окисления, то её обычно не приводят:

ZnO – оксид цинка; CaO – оксид кальция; FeO – оксид железа (+2); SnO2 – оксид олова (+4); Na2O – оксид натрия; Al2O3 – оксид алюминия.

1. Кислотные и некоторые амфолитные оксиды называются ангидридамисоответствующих кислот:

B2O3 – борный ангидрид, оксид бора (+3);

SiO2 – кремниевый ангидрид, диоксид кремния (+4);

N2O5 – азотный ангидрид, оксид азота (+5);

Sb2O3 – сурьмянистый ангидрид, оксид сурьмы (+3).

2. Названия оксидов по международной номенклатуре складывается из слова оксид, названия элемента с указанием его степени окисления (арабскими цифрами в круглых скобках):

CuO – оксид меди (+2);

Cu2O – оксид меди (+1);

FeO – оксид железа (+2);

Fe2O3 – оксид железа (+3).

3. В зависимости от степени окисления эмпирические и графические формулы оксидов имеют вид:



Классификация оксидов.Все оксиды (по их свойствам) можно разделить на солеобразующие и несолеобразующие.

К несолеобразующим относятся оксиды: N2O, NO, CO.

Все остальные относятся к солеобразующим. Солеобразующие оксиды, в свою очередь, можно разделить на три группы:

– основные;

– кислотные;

– амфолитные.

 

Основные оксиды.К основным оксидам относятся оксиды, гидраты которых являются основаниями.

Например:

Na2O ® NaOH;

CaO ® Ca(OH)2;

FeO ® Fe(OH)2.

4. Оксиды самых активных металлов (K, Na, Ca и др.) соединяются непосредственно с водой, образуя растворимые в воде сильные основания – щёлочи:

Na2O + H2O = 2NaOH;

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2.

5. Большинство основных оксидов (CuO, FeO, Fe2O3 и др.) плохо растворяются в воде. Поэтому соответствующие им основания (они также нерастворимы в воде) получаются косвенным путём.

6. Характерным свойством основных оксидов является взаимодействие их с кислотами или кислотными оксидами с образованием солей:

Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + H2O;

Na2O + CO2 = Na2CO3.

7. Основные оксиды образуются только металлами.

Кислотные оксиды. К кислотным оксидам относятся оксиды, которым соответствуют кислоты:

СО2 ® Н2СО3;

SO3 ® H2SO4;

P2O5 ® H3PO4.

8. Кислотные оксиды образуют:

а) оксиды неметаллов – N2O3, N2O5, SO2, SO3, P2O3, P2O5 и др.;

б) оксиды некоторых металлов побочных подгрупп, имеющих высшую (равную номеру группы) или близкую к ней степень окисления – CrO3, V2O5, Mn2O7, MnO3, MoO3 и т.д.

9. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами. Им соответствуют гидроксиды, проявляющие кислотные свойства:

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O;

SO2 + K2O = K2SO3;

SO2 + H2O = H2SO3.

10. Большинство кислотных оксидов растворимо в воде и, реагируя с ней, образует кислоты. Поэтому кислотные оксиды называют также ангидридами кислот («ангидрид» означает «безводный»).

1) N2O5 + H2O ® (H2N2O6) ® 2HNO3;

2) SO3 + H2O ® H2SO4;

3) CrO3 + H2O ® H2CrO4;

4) Cl2O7 + H2O ® (H2Cl2O8) ® 2HСlO4;

5) Mn2O7 + H2O ® (H2Mn2O8) ® 2HMnO4.

11. Степени окисления элементов в оксиде и в кислоте одинаковые, например, в Mn27+O7 и HMn7+O4.

Амфолитные оксиды.К амфолитным оксидам относятся оксиды, обладающие способностью реагировать как с кислотами, так и со щелочами: BeO, ZnO, SnO, PbO, Al2O3, Cr2O3.

12. Их гидратные формы – амфолитные гидроксиды – обладают свойствами как оснований, так и кислот, т.е. они вступают в реакции взаимодействия с кислотами и щелочами.

13. Амфолитные оксиды нерастворимы в воде.

14. Амфолитные оксиды, проявляя свойства основных оксидов, реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

ZnO + H2SO4 = ZnO4 +H2O;

PbO + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + H2O;

Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O.

15. Амфолитные оксиды также образуют соли при взаимодействии с основаниями и основными оксидами:

ZnO + Na2O Na2ZnO2;

ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O;

ZnO + 2NaOH + H2O = Na2 [Zn(OH)4].

16. Na2[Zn(OH)4] – комплексная соль. В состав комплексной соли входят:

1) ион металла амфолитного оксида (с той же степенью окисления) Zn2+;

2) гидроксильные группы ОН;

3) ионы металла, входящего в состав щёлочи, Na+.

Число гидроксильных групп (лигандов), которое может удерживать центральный атом – комплексообразователь (металл амфолитного оксида), определяется координационным числом, присущим данному металлу.

17. Координационные числа равны: Be2+ – 4, Zn2+ – 4, Sn2+ – 3, Pb2+ – 3, Al3+ – 4, Cr3+ – 4.

18. Рассмотрим пример составления формулы комплексной соли, получающейся из гидроксида цинка и щёлочи. Комплексный ион содержит комплексообразователь Zn2+ и четыре иона гидроксила. Суммарный заряд комплексного иона равен –2, а состав его можно изобразить формулой [Zn(OH)4]2-. Этот комплексный ион является анионом. Заряд комплексного аниона нейтрализуется катионом, входящим в состав щёлочи (противоионом). Если это однозарядный ион (К+ или Na+), то состав комплексной соли можно записать формулами: К2[Zn(OH)4], Na2[Zn(OH)4].

19. Названия комплексных солей (анионного типа):

Na2[Be(OH)4] – тетрагидроксобериллат (+2) натрия;

Na2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат (+2) натрия;

K[Sn(OH)3] – тригидроксостаннат (+2) калия;

K[Pb(OH)3] – тригидроксоплюмбат (+2) калия;

Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат (+3) натрия;

K[Cr(OH)4] – тетрагидроксохромат (+3) калия.

 

Кислоты

1. Кислотами называются сложные вещества, молекулы которых состоят из кислотного остатка и атомов водорода, способных замещаться на металл.

2. Кислоты можно рассматривать как продукт взаимодействия кислотных оксидов (ангидридов) с водой:

SO3 + H2O = H2SO4;

CO2 + H2O = H2CO3.

3. По количеству ионов водорода, способных замещаться на металл, в молекуле кислоты подразделяются на одно-, двух-, трёхосновные и т.д.:

HCl, HNO3, HF – одноосновные кислоты;

H2SO4, H2CO3, H2S – двухосновные кислоты;

H3PO4, H3AsO4 – трёхосновные кислоты.

4. Названия кислот:

HCl – хлороводородная (соляная);

H2S – сероводородная;

HF – фтороводородная (плавиковая);

HNO3 – азотная;

H2SO4 – серная;

H2CO3 – угольная;

H3PO4 – ортофосфорная.

5. Кислоты взаимодействуют с:

а) основаниями – H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O;

б) основными оксидами – H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O;

в) солями – H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl.

6. Графические формулы кислот

Изображая графически кислоту, следует исходить из того, что она состоит из центрального атома неметалла, соединённого с гидроксильной группой ОН и кислородом. По количеству атомов водорода в кислоте можно судить о количестве гидроксильных групп в молекуле:

7. Если молекула кислоты содержит два центральных атома, то при нечётном числе атомов кислорода они соединяются между собой через атом кислорода, а гидроксильные группы и остальные атомы кислорода распределяются поровну между центральными атомами:

H4P2O7

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.011 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал