ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический

университет»

Кафедрa химии

Методические указания

для входного контроля знаний по химии по теме

«Классы неорганических соединений»

для студентов направлений подготовки бакалавров 150100, 150400, 210100, 221700, 223200

очной формы обучения

Воронеж 2012

Составители: канд. техн. наук В.В. Корнеева, д-р техн. наук В.А. Небольсин, канд. техн. наук А.Н. Корнеева, канд. техн. наук Т.И. Сушко

УДК 546

Методические указания для входного контроля знаний по химии по теме «Классы неорганических соединений» для студентов направлений подготовки бакалавров150100, 150400, 210100, 221700, 223200 очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.В. Корнеева, В.А. Небольсин, А.Н. Корнеева, Т.И. Сушко. Воронеж, 2012. 40 с.

Данное издание представляет собой сборник комплектов проверочных упражнений по классам неорганических соединений, составленных в виде разнообразных текстов, которые позволяют студенту индивидуально проработать этот основополагающий раздел химии и самостоятельно проверить себя. Методические указания могут использоваться для входного контроля уровня подготовленности по химии и, выполняя двойную функцию – контролирующую и обучающую, отвечают требованиям сегодняшнего дня по выполнению качества подготовки студентов.

Предназначены для студентов первого курса.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле «Классы неорганических соединений 2012.doc».

Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. О.И. Сысоев

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

©ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012

Содержание

Классификация неорганических соединений………………….1

1, Общие сведения 2

2. Оксиды 3

3. Основания 7

4. Кислоты 10

5. Амфотерные гидроксиды 14

6. Соли 15

Задания 25

Библиографический список 40

Классификация неорганических соединении

1. Общие сведения

Все известные чистые вещества можно разделить на две группы: вещества простые и вещества сложные или химические соединения. Простые вещества состоят из атомов одного элемента; в состав сложных веществ входят атомы двух и более элементов.

Простые вещества по свойствам делятся на металлы и неметаллы. Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, тягучестью, могут, прокатываться в листы и вытягиваться в проволоку, обладают хорошей тепло- и электропроводностью. При комнатной температуре все металлы, кроме ртути, находятся в твердом состоянии. Металлы в химических реакциях проявляют восстановительные свойства. В химических соединениях металлы находятся в виде электроположительных ионов или положительно поляризованных атомов, поэтому их называют электроположительными элементами.

Неметаллы хрупки, очень плохо проводят теплоту и электричество. Некоторые неметаллы при обычных условиях газообразны. Характерное химическое свойство неметаллов - способность их атомов притягивать электроны и превращаться в отрицательные ионы или отрицательно поляризованные атомы. Многие неметаллы в химических реакциях являются активными окислителями. По сравнению с металлами неметаллы называют электроотрицательными элементами.

Резкую границу между металлами и неметаллами провести нельзя. Классификация веществ облегчает их изучение. Зная особенность определенных классов соединений, можно характеризовать свойства отдельных их представителей.

Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды (кислоты и основания) и соли.

2. ОКСИДЫ

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов одним из которых является кислород.

Почти все химические элементы образуют оксиды. В настоящее время не получены еще оксиды трех инертных элементов - гелия, неона и аргона.

Номенклатура (название) оксидов

Существует две номенклатуры оксидов: международная и русская. Согласно международной номенклатуре для элементов переменной валентности в скобках римскими цифрами указывается валентность, которую элемент проявляет в данном оксиде. Так, FeO - оксид железа (II), Fe₂O₃ оксид железа (III). Оксиды состава ЭО₂, ЭО₃, ЭО₄, называют также соответственно «диоксид», «триоксид», «тетраоксид». Оксиды состава Э₂О, Э₂О₃, Э₂О₅, Э₂О₇ называют соответственно «гемиоксид» (приставка «геми» означает «полу»), «секвиоксид» (приставка «секви» означает «полутора»), «гемипентоксид», «гемигептоксид».

Согласно русской номенклатуре, если элемент образует только, один оксид, то последний называется окисью. Так, MgO - окись магния. Если существует два или несколько оксидов данного элемента, то их названия образуются в соответствии с числом атомов кислорода, приходящихся на один атом элемента. Например, N₂O - полуокись азота, NO - одноокись азота, FeO - одноокись железа, Fe₂O₃ - полутораокись железа, As₂O₅ — полупятиокись мышьяка, Мn₂О₇ - полусемиокись марганца. Иногда оксиды, в которых элемент проявляет низшую валентность, называют закисями (N₂O - закись азота, Сu₂О - закись меди).

Способы получения оксидов

1. Оксиды могут быть получены при взаимодействии простых веществ с кислородом. Так, при горении на воздухе или в кислороде возможны реакции:

4Fe + ЗО₂ = 2Fe₂O₃,

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅,

S + O₂ = SO₂.

2. Оксиды могут быть получены разложением солей:

СаСО₃ = СаО+СО₂,

2Pb(NO₃)₂ = 2РЬO + 4NO₂ +0₂,

CuSO₄ = CuO + S0₃.

3.Оксиды могут быть получены при термическом разложении гидроксидов:

Cu(OH)₂ = CuO + Н₂0,

H₂Si0₃ = SiO₂ + Н₂О.

Химические свойства оксидов

По химическим свойствам оксиды можно разделить на солеобразующие и несолеобразующие или безразличные. Безразличные оксиды не образуют ни кислот, ни оснований, ни солей. Примеры несолеобразующих оксидов: N₂0, NO, CO, SiO и др., Солеобразующие оксиды по химическим свойствам делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами. Основным оксидам отвечают основания. Например, оксиду FeO отвечает гидроксид Fe(OH)₂.

Оксиды образованные щелочными и щелочноземельными металлами (Na, К, Rb, Ca, Ba, Ra), вступают в реакцию с водой, образуя щелочи:

Na₂O + Н₂О = NaOH,

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂.

Эти реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты (экзотермические реакции).

Все основные оксиды, взаимодействуя с кислотами, дают соли и воду:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂О,

Fe₂O₃ + 6НС1 = 2FeCl₃ + ЗН₂О.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли. Так, реакция оксида кальция с диоксидом кремния происходит в доменной печи с целью удаления пустой породы в виде легкоплавкого шлака CaSiO₃ (силикат кальция):

СаО + SiO₂ = CaSiO₃.

Основные оксиды - это оксиды металлов со степенями окисления не выше +3.

Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или с основными оксидами. Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Кислотные оксиды часто называют ангидридами кислот (ангидрид - безводный).

Большинство кислотных оксидов взаимодействует с водой с образованием кислот:

SO₃ + Н₂О = H₂SO₄,

Р₂О₅ + ЗН₂О = 2Н₃РО₄.

Эти реакции сопровождаются выделением большого количества тепла.

Некоторые кислотные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют (пример - SiO₂).

Все кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды:

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСОз ↓ + Н₂О,

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Н₂О.

При сплавлении твердого диоксида кремния и едкого натра происходит реакция с образованием соли - силиката натрия и воды:

SiO₂ + 2NaOH = Na₂Si0₃ + H₂O.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основными с образованием соли (см. выше), Кислотные оксиды - это оксиды неметаллов и некоторые оксиды металлов, в которых металл имеет высокую степень окисления (выше +4). Амфотерными называют оксиды, которые образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. К амфотерным оксидам относятся например, ZnO, AI₂O₃, SnO, BeO, РbO₂, Сr₂О₃ и некоторые другие.

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются. При их взаимодействии с кислотами проявляется основной характер:

ZnO + 2НС1 = ZnCl₂ + Н₂О.

При взаимодействии со щелочами проявляется кислотный характер амфотерных оксидов:

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄].

Полученная комплексная соль носит название цинката натрия.

При сплавлении Al₂O₃ со щелочами образуются метаалюминаты (безводные алюминаты):

А1₂О₃ + 2NaOH = 2NaA1O₂ + Н₂О.

Удобно рассматривать свойства оксидов, пользуясь периодической системой элементов Д.И.Менделеева. Так, свойства оксидов элементов III периода закономерно изменяются с ростом порядкового номера элемента от основных (Na₂O, MgO) через амфотерный (А1₂О₃) к кислотным (SiO₂, P₂O₅, SO₃, С1₂О₇).

Такая же закономерность изменения свойств наблюдается у оксидов металлов, имеющих переменные степени окисления. Например, элемент хром может образовать оксиды состава СrO, Сг₂О₃, СrO_3. СrO - основной оксид, взаимодействует только с кислотами:

СrO + 2НС1 = СгС1₂ + Н₂О

Сг₂О₃ - амфотерный оксид, проявляет двойственность свойств:

Cr₂O₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + ЗН₂О,

Cr₂O₃ + 2NaOH + ЗН₂О = 2Na[Cr(OH)₄].

CrO₃— кислотный оксид:

CrO₃ + Н₂О = Н₂СгО₄,

СrО₃ + 2NaOH = Na₂CrО₄ + H₂О.