Общая и Неорганическая химия с примерами решения задач - [3]

амфотерный, а Mn₂O₇ кислотный.

Оксиды могут быть получены разными способами:

окисление простых веществ

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

2Mg + O₂ = 2MgO

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

конц.

C + 4HNO₃ = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

конц.

окисление сложных веществ

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

разложение сложных веществ

CaCO3 = CaO + CO₂

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

Все общие химические свойства оснований обусловлены наличием в них гидроксогрупп ОН^-:

основания взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации):

KOH + HCl = KCl + H₂O

K⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- = K⁺ + Cl^- + H₂O

OH^- + H^- = H₂O

основания реагируют с кислотными оксидами с образоваием соли и воды:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

2Na + 2OH– + CO₂ = 2Na+ + CO₃^2- + H₂O

2OH^- + CO₂ = CO₃^2- + H₂O

растворимые основания реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами:

2NaOH + Al₂O₃ + 7H₂O =Na[Al(OH)₄(H₂O)]

NaOH + Al(OH)3 + 2H2O = Na[Al(OH)4(H2O)2]

растворимые основания реагирует с растворимыми солями с образованием нерастворимых оснований.

2KOH + CuSO₄ = Cu(OH)2 + K₂SO₄

2K⁺ + 2OH^- + Cu²⁺ + SO₄^2- = Cu(OH)₂ + 2K+ + SO₄^2-

2OH^- + Cu²⁺ = Cu(OH)₂

или

KOH + NH₄Cl = KCl + NH₄OH

K⁺ + OH^- + NH₄⁺ + Cl^- = K⁺ + Cl^- + NH₄OH

OH^– + NH₄⁺ = NH₄OH.

кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуется или слабый электролит, или малорастворимое твердое, или газообразное вещество:

а) Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂CO₃ H₂O

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl + H₂CO₃

CO₃^2- + 2H⁺ = H₂CO₃ CO₂

б) AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃

Ag⁺ + NO₃^- + H⁺ + Cl^- = AgCl + H⁺ + NO₃^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl

Кроме того, существуют неорганические кислоты – сильные окислители: HNO₃, H₂SO₄ (концентрированная). Эти кислоты обладают особыми свойствами, которые определяются не катионами водорода, а высокой степенью окисления атомов элемента, образующего кислоту. Эти кислоты могут реагировать и с металлами, стоящими в ряду активности после водорода (кроме золота и платины) и с неметаллами. Подробно свойства этих кислот рассматриваются во II части учебника.

H₂S – сероводородная кислота.

Название кислородсодержащей кислоты зависит от степени окисления элемента, образующего кислоту. Если элемент образует кислоту в своей максимальной степени окисления, то к названию элемента добавляют окончание -ная или –вая и слово кислота:

H₂SiO₃ – кремниевая кислота,

H₂SO₄ – серная кислота.

Если элемент образует две кислоты, находясь в 2-х степенях окисления, то для кислоты с максимальной степенью окисления элемента в названии будет окончание –вая или –ная; а для минимальной степени окисления окончание –истая:

HNO₃ – азотная кислота, HNO₂ – азотистая кислота;

H₂SO₄ – серная кислота, H₂SO₃ – сернистая кислота.

Если же элемент образует более, чем две кислоты, находясь в разных степенях окисления, то по мере понижения степени окисления элемента, образующего кислоту суфиксы и окончания будут меняться в следующем порядке:

–вая, -ная

–новатая

–истая

–новатистая.

HClO₄ – хлорная кислота,

HClO₃ – хлорноватая кислота,

HClO₂ – хлористая кислота,

HClO – хлорноватистая кислота.

Некоторые элементы, находясь в одной и той же степени окисления, могут образовывать кислоты, различающиеся на группу (H₂O). В таком случае кислота с меньшим числом атомов кислорода и водорода называется мета-, а с большим орто– кислотой:

H₃PO₄ – ортофосфорная кислота,

HPO₃ – метафосфорная кислота,

Кроме этого, используют и традиционные названия:

HCl – соляная кислота, HF – плавиковая кислота.

По числу катионов водорода определяют основность кислоты: HNO₃ – одноосновная кислота, H₂SO₄ – двухосновная кислота, H₃PO₄ – трехосновная кислота. Двух– и более основные кислоты диссоциируют в водных растворах ступенчато.

Сила кислоты определяется как способность кислоты к электролитической диссоциации.

В периодической системе в периоде слева направо кислотные свойства гидроксидов элементов усиливаются.

      Если один и тот же элемент образует несколько кислот, то с уменьшением степени окисления элемента уменьшается сила кислоты, то есть способность отдавать протон. Все это объясняется электронным строением молекулы и взаимным влиянием атомов в молекуле. Чем больше полярность связи Н – О, тем легче происходит электролитическая диссоциация по типу кислоты. А эта связь тем полярнее, чем меньше разница электроотрицательностей кислорода и элемента, образующего кислоту. В случае, когда один и тот же элемент образует кислоты, находясь в разных степенях окисления, сильнее будет кислота, образованная элементом в большей степени окисления.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Zn + 2H⁺ + 2Cl^- = Zn²⁺ + 2Cl^- + H₂

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂

В качестве примера взаимодействия металлов с растворами кислот не следует брать такие активные металлы, как калий или натрий, так как эти металлы очень активны и будут реагировать с молекулами воды:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

2Na + 2H₂O = 2Na⁺ + 2OH^- + H₂

и далее OH^– + H⁺ = H₂O

кислоты взаимодействуют с основными оксидами:

2HCl + CaO = CaCl₂ + H₂O

2H⁺ + Cl^- + CaO = Ca²⁺ + 2Cl^- + H₂O

2H⁺ + CaO = Ca²⁺ + H₂O

кислоты взаимодействуют с основаниями:

2HCl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2H₂O

2H⁺ + 2Cl^- + Ca²⁺ + 2OH^- = Ca²⁺ + 2Cl^- + 2H₂O

H⁺ + OH^- = H₂O

кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами: