Сборник основных формул по химии для ВУЗов - [9]

Основным оксидам (Na₂O, CaO, CuO, FeO) соответствуют основания.

СаО + Н₂O = Са(OH)₂ (растворимы оксиды металлов IA– и IIА-групп, кроме Be, Mg)

CuO + Н₂O ≠ (оксиды остальных металлов нерастворимы)

СаО + CO₂ = CaCO₃

СаО + 2HCl = CaCl₂ + Н₂O

Кислотным оксидам (CO₂, Р₂O₅, СrO₃, Mn₂O₇) соответствуют кислоты.

SO₂ + Н₂O = H₂SO₃ (кислотные оксиды, кроме SiO₂, растворимы в воде)

SO₂ + СаО = CaSO₃

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + Н₂O

Амфотерным оксидам (ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃, ВеО, РЬО) соответствуют амфотерные гидроксиды.

ZnO + H₂O ≠ (амфотерные оксиды нерастворимы в воде)

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + Н₂O

ZnO + 2NaOH →t→ Na₂ZnO₂ + Н₂O (при нагревании или сплавлении)

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] (в разбавленном растворе)

1.2. Основания

Основания – сложные вещества, состоящие из атомов металла и гидроксиль-ных групп; основания – электролиты, образующие при диссоциации в качестве анионов только анионы гидроксила.

Номенклатура: Fe(OH)₃ – гидроксид железа(III).

Классификация оснований:

– растворимые (щелочи) NaOH, KOH;

– нерастворимые Fe(OH)₂, Mg(OH)₂;

– амфотерные Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Ве(OH)₂, Сr(OH)₃;

– однокислотные NaOH, KOH;

– двухкислотные Ва(OH)₂, Zn(OH)₂;

– трехкислотные Al(OH)₃, Сr(OH)₃.

Получение оснований

Получение щелочей:

2Na + 2Н₂O = 2NaOH + Н₂

Na₂O + Н₂O = 2NaOH

Получение нерастворимых и амфотер-ных оснований:

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Свойства щелочей:

NaOH → Na⁺ + OH¯ (α = 1, фенолфталеин – красный)

NaOH + HCl = NaCl + H₂O (реакция нейтрализации)

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

2NaOH + Zn(OH)₂ = Na₂[Zn(OH)₄]

2NaOH + Al₂O₃ →t→ 2NaAlO₂ + H₂O

2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

2NaOH + Zn + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

2NaOH + 2Al + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

Свойства нерастворимых оснований:

Fe(OH)₂ ↔ FeOH⁺ + OH¯ (α << 1);

FeOH⁺ ↔ Fe²⁺ + OH‾ (α << 1)

Fe(OH)₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ + 2H₂O

Fe(OH)₂ →t→ FeO + H₂O

Свойства амфотерных оснований:

Al³⁺+ ЗOH¯ + Н₂O ↔ Al(OH)₃↓ + Н₂O ↔ [Al(OH)₄]¯ + Н⁺

Al(OH)₃ + ЗHCl = AlCl₃ + ЗН₂O

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

2Al(OH)₃ →t→ Al₂O₃ + ЗН₂O

1.3. Кислоты

Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка; кислоты – электролиты, образующие при диссоциации в качестве катионов только катионы водорода.

Номенклатура кислот и кислотных остатков:

Классификация кислот:

– одноосновные HCl

– двухосновные H₂S

– трехосновные Н₃PO₄

– кислородсодержащие HNO₃

– бескислородные HCl

Получение кислот

CO₂ + Н₂O = Н₂CO₃ (кроме SiO₂)

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃↓

H₂ + Cl₂ = 2HCl

Химические свойства кислот

HCl → H⁺ + CI¯ (α =1) (лакмус – красный)

CH₃COOH ↔ CH₃COO¯ + H⁺ (α << 1)

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ (металл в ряду напряжений до Н)

Cu + HCl ≠ (не идет, металл в ряду напряжений после Н)

2HCl + CuO = CuCl₂ + Н₂O

2HCl + Cu(OH)₂ = CuCl₂ + 2Н₂O

2HCl + ZnO = ZnCl₂ + Н₂O

3HCl + Al(OH)₃ = AlCl₃ + 3Н₂O

2HCl + Na₂CO₃ = 2NaCl + H₂O + CO₂↑ (выделяется газ)

HCl + AgNO₃ = AgCl↓ + HNO₃ (образуется осадок)

1.4. Соли

Соли – сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка.

Соли – электролиты, образующие при диссоциации катионы металла или аммония и анионы кислотного остатка.

Номенклатура солей

Na₂HPO₄ – гидрофосфат натрия

Са(Н₂PO₄)₂ – дигидрофосфат кальция

AlOHSO₄ – гидроксид сульфат алюминия

KMgF₃ – фторид калия магния

NaCl • NaF – фторид хлорид натрия

NaNH₄HPO₄ – гидрофосфат аммония натрия

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат натрия

Классификация солей

– средние – MgCl₂, Na₃PO₄

– кислые – Na₂HPO₄, Ca(H₂PO₄)₂

– основные – MgOHCl, (Al(OH)₂)₂SO₄

– смешанные – NaCl • NaF, CaBrCl

– двойные – KMgF₃, KAl(SO₄)₂

– комплексные – Na₂[Zn(OH)₄], K₃[Cr(OH)₆]

– кристаллогидраты – CuSO₄ • 5H₂O

Получение солей (на примере получения CuS0 >4 )

Cu + 2H₂SO_4конц = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

CuO + SO₃ = CuSO₄

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O

CuCO₃ + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O + CO₂

CuCl₂ + Ag₂SO₄ = CuSO₄ + 2AgCl↓

Химические свойства солей

NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃¯ (α = 1)

HCO₃¯ ↔ H⁺ + CO₃^2- (α << 1)

MgOHCl → MgOH⁺ + CI¯ (α = 1)

MgOH⁺ ↔ Mg²⁺ + OH¯ (α << 1)

NaHSO₄ → Na⁺ + Н⁺ + SO₄¯ (α = 1)

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄ (Fe до Cu в ряду напряжений)

Pb + ZnCl₂ ≠ (Pb после Zn в ряду напряжений)

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (осадок)

CuSO₄ + H₂S = CuS↓ + H₂SO₄ (осадок)

CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + CuCl₂ (осадок)

Разложение некоторых солей при нагревании

Ca(HCO₃)₂ →t→ CaCO₃↓ + H₂O + CO₂ (при кипячении воды)

CaCO₃ →t→ CaO + CO₂ (роме устойчивых карбонатов щелочных металлов)

2NaNO₃ →t→ 2NaNO₂ + O₂ (металл до Mg в ряду напряжений)

2Pb(NO₃)₂ →t→ 2РbO + 4NO₂ + O₂ (металл от Mg до Cu в ряду напряжений)

2AgNO₃ →t→ 2Ag + 2NO₂ + O₂ (металл после Cu в ряду напряжений)

NH₄Cl →t→ NH₃ + HCl (при охлаждении идет в противоположном направлении)

NH₄NO₃ →t→ N₂O + 2Н₂O (получение «веселящего» газа)

NH₄NO₂ →t→ N₂ + 2H₂O (получение азота в лаборатории)

(NH₄)₂Cr₂O₇ →t→ N₂ + Cr₂O₃ + 4Н₂O (реакция «вулкан»)

4KClO3 →400 °C→ KCl + 3KClO₄

2KClO3 →t, MnO₄→ 2KCl + 3O₂

2КMnO₄ →t→ К₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Связь между классами соединений

Металл ↔ основный оксид ↔ основание ↔ соль

Неметалл ↔ кислотный оксид ↔ кислота ↔ соль

2. IА-группа

Щелочные металлы Li, Na, К, Rb, Cs, Fr.

Атомы этих элементов имеют электронную формулу