Химические свойства классов неорганических соединений

Способы получения оксидов
1) Взаимодействие простых веществ с кислородом.
S + O2—› SO2
4Al + 3O2 —› 2Al2O3
2) Горение
сложных веществ: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
простых веществ: 2Mg + О2 = 2MgО
3) Взаимодействие простых веществ и солей с кислотами-окислителями.
C + 4HNO3(р-р) —› СO2 + 4NO2 + H2O
Cu + 4HNO3(конц.) —› Cu(NO3)2 + 2NO2 + + 2H2O
Na2SO3 + 2H2SO4—› 2NaHSO4 + SO2 + H2O

Способы получения оксидов
4) Термическое разложение
Нерастворимых оснований
Cu(OН)2=CuО + H2O
CaCO3 = CaO + CO2
Mg(OH)2 = MgO + H2O
2. Некоторых кислот
H2SiO3 = SiO2 + H2O
2H3BO3 = B2O3 + H2O
3. Некоторых солей
СаСО3= СО2 + Н2О

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ (О.О.)
1) О.О. + кислота =соль + вода (реакция обмена)
CaO + H2 SO4 → CaSO4 + H2O
2) О.О. + кислотный оксид = соль
(реакция соединения)
СaO + SiO2 = CaSiO3
3) О.О. + вода = основание (щелочь)
(реакция соединения)
Na2О + H2O → 2NaOH
4) О.О. + амфотерный оксид = соль
Na2О + ZnO → Na2 ZnO2

Химические свойства кислотных оксидов (К.О.)
1) К.О. + основание = соль + вода (реакция обмена)
CO2 + Mg(OН)2= MgCO3 + H2O
2) К.О. +О.О. = СОЛЬ (реакция соединения)
SO3 + MgO = MgSO4
3) К.О. + вода = кислота (кроме SiO2 )
(реакция соединения)
Р2O5 + 3H2O = 2H3РO4

Химические свойства амфотерных оксидов
Основные свойства
С кислотами: ZnO + 2НСl → ZnСl2 + Н2О
С кислотными оксидами: ZnO+ SiO2 = ZnSiO3
силикат цинка
Кислотные свойства
С основаниями: ZnO + 2NaОН(тв) = Na2ZnO2 +Н2О
ZnO + 2NaОН(р-р) +H2O= Na2 [Zn(OH)4] цинкат натрия
2. С основными оксидами: ZnO + MgО = MgZnO2

Способы получения растворимых оснований (щелочей)
1. Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов их оксидов с водой
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
СаO + H2O = Са(OН)2

Способы получения нерастворимых оснований
2. Взаимодействие раствора щелочи с раствором соли
3NaOH + АlCl3 = Al(OH)3 + 3NaCl
2NaОН + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4

Способы получения амфотерных гидроксидов
Осаждение разбавленной щёлочью из растворов солей соответствующего амфотерного элемента
AlCl3 + NаOH = Al(OH)3 + 3NаCl
ZnCl2 + 2KOH = Zn(OH)2 + 2KCl.

Изменяют цвет индикаторов:
Лакмус – на синий
Фенолфталеин – на малиновый
Метил-оранж – на желтый
Химические свойства растворимых оснований

2. Взаимодействуют со всеми кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HCl → NaCl + H2O
3. Взаимодействуют с кислотными оксидами.
2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O
4. Взаимодействуют с растворами солей, если образуется газ или осадок
2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4

5. Взаимодействуют с некоторыми неметаллами (серой, кремнием, фосфором)
2 NaOH +Si + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
6. Взаимодействуют с амфотерными гидроксидами
2 NaOH + Zn(ОН)2 → Na2[Zn(OH)4]

Химические свойства нерастворимых оснований
1. Взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации)
Fe(OH) 2 ↓+ H2SO4 → FeSO4 + 2H2O
2. Разложение при нагревании. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на основный оксид и воду:
t o
Cu(OH)2↓ → CuO + H2O

Химические свойства амфотерных гидроксидов
Основные свойства
С кислотами: Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 +3H2O
Кислотные свойства
С основаниями:
H3AlO3 + 3NaOH = Na3AlO3+3H2O
Хлорид алюминия
Алюминат натрия

Способы получения кислот
1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой
SO3 + H2O = H2SO4;
CO2 + H2O = H2CO3;
2. Вытеснение более летучей кислоты из её соли менее летучей кислотой
NaCl + H2SO4(конц.) = HCl + Na2SO4
3. Гидролиз галогенидов или солей
PCl5 + 4H2O = 3H3PO4 + 5HCl
4. Из простых веществ (для бескислородных кислот)
H2 + Cl2 = HCl
H2 + S = H2S

Типичные реакции кислот
1. Кислота + основание = соль + вода
H2SO4 +2 NaOH = Na2SO4 + 2H2O
2. Кислота + оксид металла = соль + вода
2 HCL+CuO = CuCL2 + H2O

Типичные реакции кислот
3. Кислота + металл = водород + соль
2HCL +Zn = ZnCL2 + H2
Условия: - в ряду напряжений металл должен стоять до водорода
в результате реакции должна получиться растворимая соль
4. Кислота + соль = новая кислота + новая соль
Условия: - в результате реакции должны получиться газ, осадок или вода.
BaCL2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCL

Способы получения солей:

6. Кислотный оксид с основанием
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
7. Кислота с солью
H2SO4 + Na2SiO3 = H2SiO3↓ + Na2SO4
8. Основание с солью
2NaOH + Hg(NO3)2 = Hg(OH)2↓ + 2NaNO3
9. Ме (более активный) с солью
CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu
10. Соль с солью
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3

Химические свойства солей:
Более активный металл вытесняет менее активный из его соли.
Zn + СuCl2 = ZnCl2 + Cu
С кислотами.
CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
С основаниями.
FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + 2NaCl
С солями.
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl

Алгоритм составления формулы соли
кислородсодержащей кислоты
Первое действие: находим
наименьшее общее кратное
Второе действие: находим Ca2+ (PO4)3-
индекс кальция
6 : 2 = 3
Третье действие: находим
индекс кислотного остатка 2 + 3 -
6 : 3 = 2 Ca3 (PO4)2
6

Генетическая связь
Связь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической.

Генетическая связь между классами
неорганических соединений
МЕТАЛЛ
ОСНОВНЫЙ
ОКСИД
ОСНОВАНИЕ
СОЛЬ
НЕМЕТАЛЛ
КИСЛОТНЫЙ
ОКСИД
КИСЛОТА
+
+

Генетическая связь отражается в генетических рядах. В состав любого генетического ряда входят вещества различных классов неорганических соединений.
Генетический ряд металла показывает:
Металл → Основной оксид → Соль → Основание → Новая соль.
Уравнения реакций к генетическому кальция Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3 :
2Ca + O2 = 2 CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O

Генетический ряд неметалла отражает такие превращения:
Неметалл→ Кислотный оксид →Кислота → Соль.
Уравнения реакций к генетическому ряду углерода C → CO2 → H2CO3 → CaCO3:

Задание для самостоятельной подготовки
Составить уравнения реакций к генетическому ряду углерода
C → CO2 → H2CO3 → CaCO3
Назвать все вещества.
генетический ряд калия
K → K2O → KOH → KCl.

2. Гидролиз

Типы солей: соли, образованные
сильными основаниями и кислотами: KCl, KNO3, Nа2SO4, KI, Ca(NO3)2 не гидролизуются, рН = 7
слабым основанием и сильной кислотой NH4Cl,
CuSO4, ZnCl2, FeSO4, Al2(SO4)3, CrCl3
гидролизуются по катиону, рН < 7
К w
Кг = К д основания
для соли NH4Cl
К w
Кг = К
д основания
Кw = 1×10-14 Кд NH4ОН = 1,8×10-5
=
1×10-14
1,8×10-5
= 5,5× 10-10
NH4Cl
NH4+ + Cl-
NH4+ + H2O NH4OH + H+
NH4Cl + H2O NH4OH + HCl

К Н2О
3. сильным основанием и слабой кислотой
CH3COONa, KCN, Na2CO3, Na2SO3, Na2S, K3PO4
гидролизуются по аниону, рН > 7
Кг = К д кислоты
К w
Кг = К д2
кислоты
Кw = 1×10-14 Кд2 H2S = 2,5×10-13
1×10-14
=
2,5×10-13
= 0,4×10-1
2K+ + S2-
для соли K2S
S2- + H2O K2S + H2O
K2S
HS- + OH-
KHS + KOH

4. слабым основанием и слабой кислотой
CH3COONH4, NH4CN, (NH4)2S, Al2S3, (NH4)2SiO3
наиболее гидролизованы, рН ~ 7
Кг =
К Н2О
Кдоснования × Кдкислоты
КH2О = 1×10-14
Кд HCN = 7,9×10-10 Кд NH4ОН = 1,8×10-5
= 0,7
1×10-14
Кг = 1,8×10-5 × 7,9×10-10
для соли NH4CN
NH4+ + H2O NH4OH + OH-
CN- + H2O HCN + OH-

Задание 1.
4
3
NH4+ + NO3-
диссоциация NH NO
гидролиз
NH4NO3 + H2O
NH OH + HNO
4 3
К w
Кг (NH4NO3) = К
д (NH4OH)
CrCl3
Cr3+ + 3Cl-
Напишите ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей, выражение их констант гидролиза Кг: а) нитрата аммония NH4NO3; б) хлорида хрома(III) CrCl3.
Ответ:a)
б)
диссоциация
NH4+ + H2O
NH4OH + H+
Cr3+ + H2O CrCl3 + H2O
CrOH2+ + H+ CrOHCl2 + HCl
3
Кг (CrCl ) =
К w
3
3
Кд (Cr(OH) )
гидролиз

Задание 2.
Напишите ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей, выражение Кг: а) цианида калия KCN; б) карбоната натрия Na2СO3.
Ответ:
a)
KCN
K+ + CN-
диссоциация гидролиз
CN- + H2O KCN + H2O
HCN + OH- HCN + KOH
Кг (KCN) =
Кw
Кд (HCN)
б)
2Na+ + CO32-
диссоциация
Na2CO3
гидролиз
CO32- + H2O
Na2CO3 + H2O
HCO3- + OH-
NaHCO3 + NaOH
К w
Кг (Na2CO3) = К
д 2(H2CO3)

Задание 3.
Напишите ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей, выражение Кг: а) ацетата аммония CH3COONH4; б) сульфида алюминия Al2S3.
Ответ:
a)
CH3COONH4 NH4+ + CH3COO-
б)
2Al3+ + 3S2-
Al2S3
S2- + H2O
Al2S3 + 3H2O
2Al(OH)3 + 3H2S
CH3COO- + H2O NH4+ + H2O
CH3COONH4 + H2O
CH3COOH + OH- NH4OH + H+
CH3COOH + NH4OH
Кг (CH3COONH4 ) =
К w
3 4
Кд(CH COOH) Кд(NH OH )
Al3+
+ H2O
HS- + OH- AlOH2+ + H+
Кг (Al2S3) =
К w
Кд(H2S) Кд(Al(OH)3 )

Задание 4.
Рассчитайте константу гидролиза хлорида аммония NH4Cl.
Кд(NH4OH )= 1,77⋅10–5
Решение:
NH4Cl
NH4+ + H2O NH4Cl + H2O
NH4+ + Cl-
NH4OH + H+ NH4OH + HCl
4
Кг (NH Cl ) =
К Н2О
Кд(NH4OH )
=
1×10-14
1,77 ×10-5
= 0,56×10-9

Закон разбавления Оствальда для случая гидролиза:
Кг =
CM×h2
1 – h
При h << 1
Из закона разбавления Оствальда следует:
чем меньше концентрация соли,
тем более гидролизована соль;
чем слабее кислота или основание, тем больше степень гидролиза.
Кг = CM×h2
М
C
Kг
h =