Неорганічні речовини бувають простими та складними. Прості речовини поділяються на метали (K, Na, Li) та неметали (O, Cl, P). Складні речовини ділять на оксиди, гідроксиди (основи), солі та кислоти.
Оксиди
Оксиди- сполуки хімічного елемента (металу або неметалу) з киснем (ступінь окислення -2), при цьому кисень пов'язаний із меншим електронегативним елементом.
Виділяють:
1. Кислотні оксиди- оксиди, що виявляють кислотні властивості. Утворені неметалами та киснем. Приклади: SO3, SO2, CO2, P2O5, N2O5.
2. Амфотерні оксиди- оксиди, які можуть виявляти як основні, так і кислотні властивості (така властивість називається амфотерністю). Приклади: Al2O3, CrO3, ZnO, BeO, PbO.
3. Основні оксиди- оксиди металів, у своїй метали виявляють ступінь окислення +1 чи +2. Приклади: K2O, MgO, CaO, BaO, Li2O, Na2O.
4. Несолетворні оксиди- практично не вступають у реакції, не мають відповідних кислот та гідроксидів. Приклади CO, NO.
Хімічні властивостіосновних оксидів
1. Взаємодія із водою
У реакцію вступають тільки оксиди лужних і лужноземельних металів, гідроксиди яких утворюють розчинну основу.
основний оксид + вода → луг
K2O + H2O → 2KOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
2. Взаємодія із кислотою
основний оксид + кислота → сіль + вода
MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
Na2O + H2S(поз) → 2NaHS + H2O
MgO(ізб) + HCl → Mg(OH)Cl
3. Взаємодія з кислотними чи амфотерними оксидами
основний оксид + кислотний/ амфотерний оксид→ сіль
При цьому метал, що знаходиться в основному оксид, стає катіоном, а кислотний/амфотерний оксид стає аніоном (кислотним залишком). Реакції між твердими оксидами відбуваються при нагріванні. Нерозчинні у воді основні оксиди не взаємодіють із газоподібними кислотними оксидами.
BaO + SiO2 (t) → BaSiO3
K2O + ZnO (t)→ K2ZnO2
FeO + CO2 ≠
4. Взаємодія з амфотерними гідроксидами
основний оксид + амфотерний гідроксид→ сіль + вода
Na2O + 2Al(OH)3 (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O
5. Розкладання при температурі оксидів благородних металів та ртуті
2Ag2O (t)→ 4Ag + O2
2HgO (t)→ 2Hg + O2
6. Взаємодія з вуглецем (С) або воднем (Н2) за високої температури.
При відновленні таким чином оксидів лужних, лужноземельних металів та алюмінію виділяється не сам метал, а його карбід.
FeO + C (t) → Fe + CO
3Fe2O3 + C (t)→ 2Fe3O4 + CO
CaO + 3C (t)→ CaC2 + CO
CaO + 2H2 (t)→ CaH2 + H2O
7. Активні метали відновлюють менш активні з їх оксидів за високої температури
CuO + Zn (t) → ZnO + Cu
8. Кисень окислює нижчі оксиди у вищі.
Оксиди лужних та лужноземельних металів переходять у пероксиди
4FeO + O2 (t)→ 2Fe2O3
2BaO + O2 (t)→ 2BaO2
2NaO + O2 (t)→ 2Na2O2
Хімічні властивості кислотних оксидів
1. Взаємодія із водою
кислотний оксид + вода → кислота
SO3+ H2O → H2SO4
SiO2 + H2O ≠
У деяких оксидів немає відповідних кислот, у такому випадку відбувається реакція диспропорціонування
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
3NO2 + H2O (t)→ 2HNO3 + NO
2ClO2 + H2O → HClO3 + HClO2
6ClO2 + 3H2O (t)→ 5HClO3 + HCl
Залежно від кількості приєднаних до P2O5 молекул води утворюються три різні кислоти - метафосфорна НРО3, пірофосфорна Н4Р2О7 або ортофосфорна Н3РО4.
P2O5 + H2O → 2HPO3
P2O5 + 2H2O → H4P2O7
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Оксид хрому відповідає двом кислотам - хромової H2CrO4 та дихромової H2Cr2O7(III)
CrO3 + H2O → H2CrO4
2CrO3 + H2O → H2Cr2O7
2. Взаємодія з основами
кислотний оксид + основа → сіль + вода
Нерозчинні кислотні оксиди реагують лише за сплавленні, а розчинні - у нормальних умовах.
SiO2 + 2NaOH (t)→ Na2SiO3 + H2O
При надлишку оксиду утворюється кисла сіль.
CO2(побут) + NaOH → NaHCO3
P2O5(поз) + 2Ca(OH)2 → 2CaHPO4 + H2O
P2O5(ізб) + Ca(OH)2 + H2O → Ca(H2PO4)2
При надлишку основи утворюється основна сіль
CO2 + 2Mg(OH)2(зб) → (MgOH)2CO3 + H2O
Оксиди, які не мають відповідних кислот, вступають у реакцію диспропорціонування та утворюють при цьому дві солі.
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
2ClO2 + 2NaOH → NaClO3 + NaClO2 + H2O
CO2 реагує з деякими амфотерними гідроксидами (Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2, Cu(OH)2), при цьому утворюється основна сіль та вода.
CO2 + 2Be(OH)2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O
CO2 + 2Cu(OH)2 → (CuOH)2CO3↓ + H2O
3. Взаємодія з основним чи амфотерним оксидом
кислотний оксид + основний/амфотерний оксид → сіль
Реакції між твердими оксидами відбуваються при сплавленні. Амфотерні та нерозчинні у воді основні оксиди взаємодіють тільки з твердими та рідкими кислотними оксидами.
SiO2 + BaO (t) → BaSiO3
3SO3 + Al2O3 (t)→ Al2(SO4)3
4. Взаємодія із сіллю
кислотний не летючий оксид+ сіль (t)→ сіль + кислотний летючий оксид
SiO2 + CaCO3 (t)→ CaSiO3 + CO2
P2O5 + Na2CO3 → 2Na3PO4 + 2CO2
5. Кислотні оксиди не взаємодіють з кислотами, але Р2О5 реагує з безводними кисневмісними кислотами.
При цьому утворюється НРО3 та ангідрид відповідної кислоти.
P2O5 + 2HClO4(безводн) → Cl2O7 + 2HPO3
P2O5 + 2HNO3(безводн) → N2O5 + 2HPO3
6. Вступають в окислювально-відновлювальні реакції.
1. Відновлення
За високої температури деякі неметали можуть відновлювати оксиди.
CO2 + C (t)→ 2CO
SO3 + C → SO2 + CO
H2O + C (t)→ H2 + CO
Для відновлення неметалів з їх оксидів часто використовують магнійтермію.
CO2 + 2Mg → C + 2MgO
SiO2 + 2Mg (t) → Si + 2MgO
N2O + Mg (t) → N2 + MgO
2. Нижчі оксиди перетворюються на вищі при взаємодії з озоном (або киснем) при високій температурі в присутності каталізатора
NO + O3 → NO2 + O2
SO2 + O3 → SO3 + O2
2NO2 + O3 → N2O5 + O2
2CO + O2 (t)→ 2CO2
2SO2 + O2 (t, kat)→ 2SO3
P2O3 + O2 (t)→ P2O5
2NO + O2 (t)→ 2NO2
2N2O3 + O2 (t)→ 2N2O4
3. Оксиди вступають і в інші окисно-відновні реакції
SO2 + NO2 → NO + SO3 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
2SO2 + 2NO → N2 + 2SO3 2N2O5 → 4NO2 + O2
SO2 + 2H2S → 3S↓ + 2H2O 2NO2 (t) → 2NO + O2
2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 3N2O + 2NH3 → 4N2 + 3H2O
2CO2 + 2Na2O2 → 2Na2CO3 + O2 10NO2 +8P → 5N2 + 4P2O5
N2O + 2Cu (t) → N2 + Cu2O
2NO + 4Cu (t)→ N2 + 2Cu2O
N2O3 + 3Cu (t)→ N2 + 3CuO
2NO2 + 4Cu (t)→ N2 + 4CuO
N2O5 + 5Cu (t)→ N2 + 5CuO
Хімічні властивості амфотерних оксидів
1. Не взаємодіють із водою
амфотерний оксид + вода ≠
2. Взаємодія із кислотами
амфотерний оксид + кислота → сіль + вода
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
При надлишку багатоосновної кислоти утворюється кисла сіль
Al2O3 + 6H3PO4(поз) → 2Al(H2PO4)3 + 3H2O
При надлишку оксиду утворюється основна сіль
ZnO(ізб) + HCl → Zn(OH)Cl
Подвійні оксиди утворюють дві солі
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
3. Взаємодія із кислотним оксидом
амфотерний оксид + кислотний оксид → сіль
Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3
4. Взаємодія з лугом
амфотерний оксид + луг → сіль + вода
При сплавленні утворюється середня сіль та вода, а в розчині – комплексна сіль
ZnO + 2NaOH(тв) (t)→ Na2ZnO2 + H2O
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2
5. Взаємодія з основним оксидом
амфотерний оксид + основний оксид (t)→ сіль
ZnO + K2O (t)→ K2ZnO2
6. Взаємодія із солями
амфотерний оксид + сіль (t)→ сіль + летючий кислотний оксид
Амфотерні оксиди витісняють при сплавленні леткі кислотні оксиди з їх солей
Al2O3 + K2CO3 (t)→ KAlO2 + CO2
Fe2O3 + Na2CO3 (t)→ 2NaFeO2 + CO2
Хімічні властивості основ
Підстави - речовини, до складу яких входить катіон металу та гідроксид-аніон. Основи бувають розчинними (луги - NaOH, KOH, Ba(OH)2) та нерозчинними (Al2O3, Mg(OH)2).
1. Розчинна основа + індикатор → зміна кольору
При додаванні індикатора в розчин основи колір змінюється:
Безбарвний фенолфталеїн - малиновий
Фіолетовий лакмус - синій
Метилоранж – жовтий
2. Взаємодія із кислотою (реакція нейтралізації)
основа + кислота → сіль + вода
За реакцією можуть бути отримані середні, кислі чи основні солі. При надлишку багатоосновної кислоти утворюється кисла сіль, при надлишку багатокислотної основи – основна сіль.
Mg(OH)2 + H2SO4 → MGSO4 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2H2SO4 → MG(HSO4)2 + 2H2O
2Mg(OH)2 + H2SO4 → (MgOH)2SO4 + 2H2O
3. Взаємодія із кислотними оксидами
основа + кислотний оксид → сіль + вода
6NH4OH + P2O5 → 2(NH4)3PO4 + 3H2O
4. Взаємодія лугу з амфотерним гідроксидом
луг + амфотерний гідроксид → сіль + вода
У цій реакції амфотерний гідроксид виявляє кислотні властивості. При реакції у розплаві виходить середня сіль і вода, а розчині - комплексна сіль. Гідроксиди заліза (III) та хрому (III) розчиняються лише у концентрованих розчинах лугів.
2KOH(тв) + Zn(OH)2 (t)→ K2ZnO2 + 2H2O
KOH + Al(OH)3 → K
3NaOH(конц) + Fe(OH)3 → Na3
5. Взаємодія з амфотерним оксидом
луг + амфотерний оксид → сіль + вода
2NaOH(тв) + Al2O3 (t)→ 2NaAlO2 + H2O
6NaOH + Al2O3 + 3H2O → 2Na3
6. Взаємодія із сіллю
Між основою та сіллю відбувається реакція іонного обміну.Вона йде тільки при випаданні осаду або виділення газу (при утворенні NH4OH).
А. Взаємодія розчинної основи та розчинної кислої солі
розчинна основа + розчинна кисла сіль → середня сіль + вода
Якщо сіль та основа утворені різними катіонами, то утворюються дві середні солі. У разі кислих солей амонію надлишок лугу призводить до утворення гідроксиду амонію.
Ba(OH)2 + Ba(HCO3)2 → 2BaCO3↓ + 2H2O
2NaOH(ізб) + NH4HS → Na2S + NH4OH + H2O
Б. Взаємодія розчинної основи з розчинною середньою або основною сіллю.
Можливо кілька варіантів розвитку подій
розчинна основа + розчинна середня/основна сіль → нерозчинна сіль↓ + основа
→ сіль + нерозчинна основа↓
→ сіль + слабкий електроліт NH4OH
→ реакція не йде
Реакції йдуть між розчинними основами та середньою сіллю тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється нерозчинна сіль, або нерозчинна основа, або слабкий електроліт NH4OH
NaOH + KCl ≠ реакція не йде
Якщо вихідна сіль утворена багатокислотною основою, при нестачі лугу утворюється основна сіль
При дії лугів на солі срібла та ртуті (II) виділяються не їх гідроксиди, які розчиняються при 25С, а нерозчинні оксиди Ag2O та HgO.
7. Розкладання при температурі
основний гідроксид (t)→ оксид + вода
Ca(OH)2 (t)→ CaO + H2O
NaOH (t)≠
Деякі підстави (AgOH, Hg(OH)2 та NH4OH) розкладаються навіть за кімнатної температури
LiOH (t)→ Li2O + H2O
NH4OH (25C)→ NH3 + H2O
8. Взаємодія лугу та перехідного металу
луг + перехідний метал → сіль + Н2
2Al + 2KOH + 6H2O → 2K +3H2
Zn + 2NaOH(тв) (t)→ Na2ZnO2 + H2
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2
9. Взаємодія з неметалами
Луги взаємодіють із деякими неметалами - Si, S, P, F2, Cl2, Br2, I2. При цьому часто внаслідок диспропорціонування утворюються дві солі.
Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2
3S + 6KOH (t)→ 2K2S + K2SO3 + 3H2O
Cl2 +2KOH(конц) → KCl + KClO + H2O (для Br, I)
3Cl2 + 6KOH(кінц) (t)→ 5KCl + KClO3 +3H2O (для Br, I)
Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O
4F2 + 6NaOH(розб) → 6NaF + OF2 + O2 + 3H2O
4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3
Гідроксиди, що мають відновлювальні властивості, здатні окислюватися киснем.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (=Cr)
Хімічні властивості кислот
1. Зміна кольору індикатора
розчинна кислота + індикатор → зміна кольору
Фіолетовий лакмус і метилоранж забарвлюються в червоний, фенолфталеїн стає прозорим.
2. Взаємодія з основами (реакція нейтралізації)
кислота + основа → сіль + вода
H2SO4 + Mg(OH)2 → MgSO4 + 2H2O
3. Взаємодія із основним оксидом
кислота + основний оксид → сіль + вода
2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
4. Взаємодія з амфотерними гідроксидами з утворенням середніх, кислих чи основних солей
кислота + амфотерний гідроксид → сіль + вода
2HCl + Be(OH)2 → BeCl2 + 2H2O
H3PO4() + Zn(OH)2 → ZNHPO4 + 2H2O
HCl + Al(OH)3() → Al(OH)2Cl + H2O
5. Взаємодія з амфотерними оксидами
кислота + амфотерний оксид → сіль + вода
H2SO4 + ZnO → ZnSO4 + H2O
6. Взаємодія із солями
Загальна схема реакції: кислота + сіль → сіль + кислота
Відбувається реакція іонного обміну, яка триває остаточно лише разі утворення газу чи випадання осаду.
Наприклад: HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3
2HBr + K2SiO3 → 2KBr + H2SiO3↓
А. Взаємодія з сіллю більш леткої або слабкої кислоти з утворенням газу
HCl + NaHS → NaCl + H2S
Б. Взаємодія сильної кислотита солі сильної або середньої кислоти з утворенням нерозчинної солі
сильна кислота + сіль сильної/середньої кислоти → нерозчинна сіль + кислота
Нелетюча ортофосфорна кислота витісняє сильні, але леткі соляну та азотну кислоти з їх солей за умови утворення нерозчинної солі
В. Взаємодія кислоти з основною сіллю цієї кислоти
кислота1 + основна сіль кислоти1 → середня сіль + вода
HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O
Г. Взаємодія багатоосновної кислоти з середньою або кислою сіллю цієї кислоти з утворенням кислої солі цієї ж кислоти, що містить більша кількістьатомів водню
багатоосновна кислота1 + середня/кисла сіль кислоти1 → кисла сіль кислоти1
H3PO4 + Ca3(PO4)2 → 3CaHPO4
H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2
Д. Взаємодія сірководневої кислоти із солями Ag, Cu, Pb, Cd, Hg з утворенням нерозчинного сульфіду
кислота H2S + сіль Ag, Cu, Pb, Cd, Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + кислота
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
Е. Взаємодія кислоти із середньою або комплексною сіллю з амфотерним металом в аніоні
а) у разі нестачі кислоти утворюється середня сіль та амфотерний гідроксид
кислота + середня/комплексна сіль в амфотерному металі в аніоні → середня сіль + амфотерний гідроксид
б) у разі надлишку кислоти утворюються дві середні солі та вода
кислота + середня/комплексна сіль з амфотерним металом в аніоні → середня сіль + середня сіль + вода
Ж. У деяких випадках кислоти з солями вступають в окисно-відновлювальні реакції або реакції комплексоутворення:
H2SO4(конц) та I‾/Br‾ (продукти H2S та I2/SO2 та Br2)
H2SO4(конц) та Fe² + (продукти SO2 та Fe³ +)
HNO3 розб/конц та Fe² + (продукти NO/NO2 та Fe³ +)
HNO3 розб/конц та SO3²‾/S²‾ (продукти NO/NO2 та SO4²‾/S або SO4²‾)
HClконц та KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (продукти Cl2 та Mn² + /Cr² + /Cl‾)
3. Взаємодія концентрованої сірчаної кислоти з твердою сіллю
Нелеткі кислоти можуть витісняти летючі їх твердих солей
7. Взаємодія кислоти з металом
А. Взаємодія кислоти з металами, що стоять у ряду до або після водню
кислота + метал до Н2 → сіль металу в мінімальному ступені окислення + Н2
Fe + H2SO4 (розб) → FeSO4 + H2
кислота + метал після Н2 ≠ реакція не йде
Cu + H2SO4 (розб) ≠
Б. Взаємодія концентрованої сірчаної кислоти з металами
H2SO4(конц) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta ≠ реакція не йде
H2SO4(конц) + лужний/лужноземельний метал та Mg/Zn → H2S/S/SO2 (залежно від умов) + сульфат металу в максимальному ступені окислення + Н2О
Zn + 2H2SO4 (кінець) (t1) → ZnSO4 + SO2 + 2H2O
3Zn + 4H2SO4(кінець) (t2>t1)→ 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O
4Zn + 5H2SO4(кінець) (t3>t2)→ 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
H2SO4(конц) + інші метали → SO2 + сульфат металу максимально окислення + H2O
Cu + 2H2SO4 (кінець) (t) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
2Al + 6H2SO4(конц) (t)→ Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
В. Взаємодія концентрованої азотної кислотиз металами
HNO3(конц) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta, Os ≠ реакція не йде
HNO3(конц) + Pt ≠
HNO3(конц) + метал лужний/лужноземельний → N2O + нітрат металу в максимальному ступені окислення + H2O
4Ba + 10HNO3(конц) → 4Ba(NO3)2 + N2O + 5H2O
HNO3(конц) + інші метали при температурі → NO2 + нітрат металу в максимальній мірі окислення + H2O
Ag + 2HNO3 (кінець) → AgNO3 + NO2 + H2O
З Fe, Co, Ni, Cr та Al взаємодіє тільки при нагріванні, так як за звичайних умов ці метали азотною кислотою пасивуються - стають хімічно стійкими
Г. Взаємодія розведеної азотної кислоти з металами
HNO3(розб) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta ≠ реакція не йде
Дуже пасивні метали (Au, Pt) можуть бути розчинені царською горілкою – сумішшю одного об'єму концентрованої азотної кислоти з трьома об'ємами концентрованої соляної кислоти. Окислювачем у ній є атомарний хлор, що відщеплюється від хлориду нітрозилу, який утворюється в результаті реакції: HNO3 + 3HCl → 2H2O + NOCl + Cl2
HNO3(розб) + метал лужний/лужноземельний → NH3(NH4NO3) + нітрат металу максимально окислення + H2O
NH3 перетворюється на NH4NO3 у надлишку азотної кислоти
4Ca + 10HNO3(розб) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
HNO3(розб) + метал у ряді напруги до Н2 → NO/N2O/N2/NH3 (залежно від умов) + нітрат металу в максимальному ступені окислення + Н2О
З іншими металами, що стоять у ряді напруг до водню і неметалами, HNO3(розб) утворює сіль, воду і, в основному, NO, але, може, залежно від умов і N2O, і N2, і NH3/NH4NO3 (чим більше розбавлена кислота , тим нижче ступінь окислення азоту в газоподібному продукті, що виділяється)
3Zn + 8HNO3(розб) → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
4Zn + 10HNO3(розб) → 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O
5Zn + 12HNO3(розб) → 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
4Zn + 10HNO3(оч.розб) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
HNO3(розб) + метал після Н2 → NO + нітрат металу максимально окислення + H2O
З малоактивними металами, що стоять після Н2, HNO3разб утворює сіль, воду та NO
3Cu + 8HNO3(розб) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
8. Розкладання кислот за температури
кислота (t)→ оксид + вода
H2CO3 (t)→CO2 + H2O
H2SO3 (t)→ SO2 + H2O
H2SiO3 (t)→ SiO2 + H2O
2H3PO4 (t)→ H4P2O7 + H2O
H4P2O7 (t)→ 2HPO3 + H2O
4HNO3 (t)→ 4NO2 + O2 + 2H2O
3HNO2 (t)→ HNO3 + 2NO + H2O
2HNO2 (t)→ NO2 + NO + H2O
3HCl (t)→ 2HCl + HClO3
4H3PO3 (t)→ 3H3PO4 + PH3
9. Взаємодія кислоти з неметалами (окислювально-відновна реакція). При цьому неметал окислюється до відповідної кислоти, а кислота відновлюється газоподібного оксиду: H2SO4(конц) - до SO2; HNO3(конц) – до NO2; HNO3(розб) – до NO.
S + 2HNO3(розб) → H2SO4 + 2NO
S + 6HNO3(конц) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
S + 2H2SO4(конц) → 3SO2 + CO2 + 2H2O
C + 2H2SO4(конц) → 2SO2 + CO2 + 2H2O
C + 4HNO3(конц) → 4NO2 + CO2 + 2H2O
P + 5HNO3(розб) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO
P + 5HNO3(конц) → HPO3 + 5NO2 + 2H2O
H2S + Г2 → 2HГ + S↓ (крім F2)
H2SO3 + Г2 + H2O → 2HГ + H2SO4 (крім F2)
2H2S(водн) + O2 → 2H2O + 2S↓
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (горіння)
2H2S + O2(недостача) → 2H2O + 2S↓
Більш активні галогени витісняють менш активні кислоти НГ (виняток: F2 реагує з водою, а не з кислотою)
2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2↓
2HI + Cl2 → 2HCl + I2↓
2HI + Br2 → 2HBr + I2↓
10. Окисно-відновні реакції між кислотами
H2SO4(конц) 2HBr → Br2↓ + SO2 + 2H2O
H2SO4(конц) + 8HI → 4I2↓ + H2S + 4H2O
H2SO4(конц) + HCl ≠
H2SO4(конц) + H2S → S↓ + SO2 + 2H2O
3H2SO4(конц) + H2S → 4SO2 + 4H2O
H2SO3 + 2H2S → 3S↓ + 3H2O
2HNO3(конц) + H2S → S↓ + 2NO2 + 2H2O
2HNO3(конц) + SO2 → H2SO4 + 2NO2
6HNO3(конц) + HI → HIO3 + 6NO2 + 3H2O
2HNO3(конц) + 6HCl → 3Cl2 + 2NO + 4H2O
Хімічні властивості амфотерних гідроксидів
1. Взаємодія із основним оксидом
амфотерний гідроксид + основний оксид → сіль + вода
2Al(OH)3 +Na2O (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O
2. Взаємодія з амфотерним чи кислотним оксидом
амфотерний гідроксид + амфотерний/кислотний оксид ≠ реакція не йде
Деякі амфотерні оксиди (Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2) реагують з кислотним оксидом СО2 з утворенням опадів основних солей та води
2Be(OH)2 + CO2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O
3. Взаємодія з лугом
амфотерний гідроксид + луг → сіль + вода
Zn(OH)2 + 2KOH(тв) (t)→ K2ZnO2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2KOH → K2
4. Не взаємодіють з нерозчинними основами або амфотерними гідроксидами
амфотерний гідроксид + нерозчинна основа/амфотерний гідроксид ≠ реакція не йде
5. Взаємодія із кислотами
амфотерний гідроксид + кислота → сіль + вода
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
6. Не реагують із солями
амфотерний гідроксид + сіль ≠ реакція не йде
7. Не реагують з металами/неметалами (простими речовинами)
амфотерний гідроксид + метал/неметал ≠ реакція не йде
8. Термічне розкладання
амфотерний гідроксид (t)→ амфотерний оксид + вода
2Al(OH)3 (t)→ Al2O3 + 3H2O
Zn(OH)2 (t)→ ZnO + H2O
Загальні відомості про солі
Уявімо, що у нас є кислота та луг, проведемо між ними реакцію нейтралізації та отримаємо кислоту та сіль.
NaOH + HCl → NaCl (хлорид натрію) + H2O
Виходить, що сіль складається з катіону металу та аніону кислотного залишку.
Солі бувають:
1. Кислі (з одним або двома катіонами водню (тобто мають кисле (або слабо-кисле) середовище) - KHCO3, NaHSO3).
2. Середні (маю катіон металу та аніон кислотного залишку, середовище треба визначати за допомогою рН-метра – BaSO4, AgNO3).
3. Основні (мають гідроксид-іон, тобто лужне (або слабо-лужне) середовище - Cu(OH)Cl, Ca(OH)Br).
Також є подвійні солі, що утворюють при дисоціації катіони двох металів (K).
Солі, за винятком, є твердими кристалічними речовинами з високими температурами плавлення. Більшість солей білого кольору (KNO3, NaCl, BaSO4 та ін.). Деякі солі мають забарвлення (K2Cr2O7 - помаранчевого кольору, K2CrO4 – жовтого, NiSO4 – зеленого, CoCl3 – рожевого, CuS – чорного). За розчинністю їх можна розділити на розчинні, малорозчинні та практично нерозчинні. Кислі солі, як правило, краще розчиняються у воді, ніж відповідні середні, а основні – гірші.
Хімічні властивості солей
1. Сіль + вода
При розчиненні багатьох солей у воді відбувається їх часткове або повне розкладання- гідроліз. Деякі солі утворюють кристалогідрати. При розчиненні у воді середніх солей, що містять амфотерний метал в аніон, утворюються комплексні солі.
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Na2ZnO2 + 2H2O = Na2
2. Сіль + Основний оксид ≠ реакція не йде
3. Сіль + амфотерний оксид → (t) летючий кислотний оксид + сіль
Амфотерні оксиди витісняють при сплавленні леткі кислотні оксиди з їхньої солей.
Al2O3 + K2CO3 → KAlO2 + CO2
Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2
4. Сіль + кислотний нелетючий оксид → кислотний летючий оксид + сіль
Нелеткі кислотні оксиди витісняють при сплавленні леткі кислотні оксиди їх солей.
SiO2 + CaCO3 → (t) CaSiO3 + CO2
P2O5 + Na2CO3 → (t) 2Na3PO4 + 3CO2
3SiO2 + Ca3(PO4)2 → (t) 3CaSiO3 + P2O5
5. Сіль + основа → основа + сіль
Реакції між солями про основи є реакціями іонного обміну. Тому в звичайних умовах вони протікають тільки в розчинах (і сіль та основа повинні бути розчинними) і лише за умови, що в результаті обміну утворюється осад або слабкий електроліт (Н2О/NH4OH); газоподібні продукти цих реакціях не утворюються.
А. Розчинна основа + розчинна кисла сіль → середня сіль + вода
Якщо сіль та основа утворені різними катіонами, то утворюються дві середні солі; у разі кислих солей амонію надлишок лугу призводить до утворення гідроксиду амонію.
Ba(OH)2 + Ba(HCO3) → 2BaCO3 + 2H2O
2KOH + 2NaHCO3 → Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O
2NaOH + 2NH4HS → Na2S + (NH4)2S + 2H2O
2NaOH(ізб) + NH4Hs → Na2S + NH4OH + H2O
Б. Розчинна основа + розчинна середня/основна сіль → нерозчинна сіль↓ + основа
Розчинна основа + розчинна середня/основна сіль → сіль + нерозчинна основа↓
Розчинна основа + розчинна середня/основна сіль → сіль + слабкий електроліт NH4OH
Розчинна основа + розчинна середня/основна сіль → реакція не йде
Реакція між розчинними основами та середньою/основною сіллю йде тільки в тому випадку, якщо в результаті обміну іонами утворюється нерозчинна сіль, або нерозчинна основа, або слабкий електроліт NH4OH.
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH
2NH4OH + CuCl2 → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓
Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH4OH
NaOH + KCl ≠
Якщо вихідна сіль утворена багатокислотною основою, при нестачі лугу утворюється основна сіль.
NaOH(нестача) + AlCl3 → Al(OH)Cl2 + NaCl
При дії лугів на солі срібла та ртуті (II) виділяються не AgOH та Hg(OH)2, які розкладаються при кімнатній температурі, а нерозчинні оксиди Ag2O та HgO.
2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓ 2NaNO3 + H2O
Hg(NO3)2 + 2KOH → HgO↓ + 2KNO3 + H2O
6. Сіль + амфотерни гідроксид → реакція не йде
7. Сіль + кислота → кислота + сіль
В основному. реакції кислот із солями - реакції іонного обміну, тому вони протікають у розчинах і тільки в тому випадку, якщо при цьому утворюється нерозчинна в кислотах сіль або слабкіша і летюча кислота.
HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3
2HBr + K2SiO3 → 2KBr +H2SiO3↓
2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
А. Кислота1 + сіль летючої/слабкої кислоти2 → сіль кислоти1 + летюча/ слабка кислота 2
Кислоти взаємодіють з розчинами солей слабших або летких кислот. Незалежно від складу солі (середня, кисла, основна), як правило, утворюється середня сіль і слабкіша летюча кислота.
2CH3COOH + Na2S → 2CH3COONa + H2S
HCl + NaHS → NaCl + H2S
Б. Сильна кислота + сіль сильної/середньої кислоти → нерозчинна сіль↓ + кислота
Сильні кислоти взаємодіють із розчинами солей інших сильних кислот, якщо при цьому утворюється нерозчинна сіль. Нелетюча Н3РО4 (кислота середньої сили) витісняє сильні, але леткі соляну НСl і азотну кислоту HNO3 з їх солей за умови утворення нерозчинної солі.
H2SO4 + Ca(NO3)2 → CaSO4↓ + 2HNO3
2H3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6HCl
H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3HNO3
В. Кислота1 + основна сіль кислоти1 → середня сіль + вода
При дії кислоти на основну сіль цієї кислоти утворюється середня сіль і вода.
HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O
Г. Багатоосновна кислота1 + середня/кисла сіль кислоти1 → кисла сіль кислоти1
При дії багатоосновної кислоти на середню сіль цієї кислоти утворюється кисла сіль, а при дії на кислу сіль утворюється кисла сіль, що містить більше атомів водню.
H3PO4 + Ca3(PO4) → 3CaHPO4
H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
Д. Кислота H2S + сіль Ag, Cu, Pb, Cd, Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + кислота
Слабка та летюча сірководнева кислота H2S витісняє навіть сильні кислоти з розчинів солей Ag, Cu, Pb, Cd і Hg, утворюючи з ними осади сульфідів, нерозчинні не тільки у воді, а й у кислоті, що утворюється.
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
Е. Кислота + середня/комплексна сіль з амфотерним Ме в аніоні → середня сіль + амфотерний гідроксид↓
→ середня сіль + середня сіль + Н2О
При дії кислоти на середню або комплексну сіль з амфотерним металом в аніоні сіль руйнується і утворюється:
а) у разі нестачі кислоти - середня сіль та амфотерний гідроксид
б) у разі надлишку кислоти - дві середні солі та вода
2HCl(тиж) + Na2ZnO2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓
2HCl(тиж) + Na2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓ + 2H2O
4HCl(ізб) + Na2ZnO2 → 2NaCl + ZnCl2 + 2H2O
4HCl(ізб) + Na2 → 2NaCl + ZnCl2 + 4H2O
Слід мати на увазі, що у ряді випадків між кислотами та солями протікають ОВР або реакції комплексоутворення. Так, до ОВР вступають:
H2SO4 конц. та I‾/Br‾ (продукти H2S та I2/SO2 та Br2)
H2SO4 конц. та Fe² + (продукти SO2 та Fe³ + )
HNO3 розб./конц. та Fe² + (продукти NO/NO2 та Fe 3 + )
HNO3 розб./конц. та SO3²‾/S²‾ (продукти NO/NO2 та сульфат/сірка або сульфат)
HCl конц. та KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (продукти хлор (газ) та Mn²+ /Cr + +Cl‾.
Ж. Реакція протікає без розчинника
Сірчана кислота конц. + сіль (тв.) → сіль кисла/середня + кисла
Нелетючі кислоти можуть витісняти летючі їх сухих солей. Найчастіше використовується взаємодія концентрованої сірчаної кислоти з сухими солями сильних і слабких кислот, утворюється кислота і кисла чи середня сіль.
H2SO4(конц) + NaCl(тв) → NaHSO4 + HCl
H2SO4(конц) + 2NaCl(тв) → Na2SO4 + 2HCl
H2SO4(конц) + KNO3(тв) → KHSO4 + HNO3
H2SO4(конц) + CaCO3(тв) → CaSO4 + CO2 + H2O
8. Сіль розчинна + розчинна сіль → нерозчинна сіль↓ + сіль
Реакції між солями є реакціями обміну. Тому у звичайних умовах вони протікають лише в тому випадку, якщо:
а) обидві солі розчинні у воді та взяті у вигляді розчинів
б) у результаті реакції утворюється осад або слабкий електроліт (останній – дуже рідко).
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Якщо одна з вихідних солей нерозчинна, реакція йде лише тоді, коли в результаті її утворюється ще більш нерозчинна сіль. Критерієм "нерозчинності" служить величина ПР (твір розчинності), однак, оскільки її вивчення виходить за рамки шкільного курсу, випадки, коли одна із солей-реагентів нерозчинна, далі не розглядаються.
Якщо реакції обміну утворюється сіль, повністю розкладається в результаті гідролізу (у таблиці розчинності дома таких солей стоять прочерки), то продуктами реакції стають продукти гідролізу цієї солі.
Al2(SO4)3 + K2S ≠ Al2S3↓ + K2SO4
Al2(SO4)3 + K2S + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S + K2SO4
FeCl3 + 6KCN → K3 + 3KCl
AgI + 2KCN → K + KI
AgBr + 2Na2S2O3 → Na3 + NaBr
Fe2(SO4)3 + 2KI → 2FeSO4 + I2 + K2SO4
NaCl + NaHSO4 → (t) Na2SO4 + HCl
Середні солі іноді взаємодіють один з одним із утворенням комплексних солей. Між солями можливі ОВР. Деякі солі взаємодіють під час сплавлення.
9. Сіль менш активного металу + метал активніший → метал менш активний ↓ + сіль
Більш активний метал витісняє менш активний метал (який стоїть правіше в ряду напруги) з розчину його солі, при цьому утворюється нова сіль, а менш активний метал виділяється у вільному вигляді (осідає на платівці активного металу). Виняток - лужні та лужноземельні металиу розчині взаємодіють з водою.
Солі, що мають окислювальні властивості, в розчині вступають з металами та в інші окислювально-відновні реакції.
FeSO4 + Zn → Fe↓ + ZnSO4
ZnSO4 + Fe ≠
Hg(NO3)2 + Cu → Hg↓ + Cu(NO3)2
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl2
HgCl2 + Hg → Hg2Cl2
2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2
Метали можуть витісняти один одного та з розплавів солей (реакція здійснюється без доступу повітря). При цьому треба пам'ятати, що:
а) при плавленні багато солі розкладаються
б) ряд напруги металів визначає відносну активність металів тільки у водних розчинах (так, наприклад, Аl у водних розчинах менш активний, ніж лужноземельні метали, а в розплавах - більш активний)
K + AlCl3(розпл) →(t) 3KCl + Al
Mg + BeF2 (розпл) → (t) MgF2 + Be
2Al + 3CaCl2(розпл) → (t) 2AlCl3 + 3Ca
10. Сіль + неметал
Реакції солей із неметалами нечисленні. Це окисно-відновні реакції.
5KClO3 + 6P →(t) 5KCl + 3P2O5
2KClO3 + 3S →(t) 2KCl + 2SO2
2KClO3 + 3C →(t) 2KCl + 3CO2
Більш активні галогени витісняють менш активні розчини солей галогеноводородних кислот. Виняток – молекулярний фтор, який у розчинах реагує не з сіллю, а з водою.
2FeCl2 + Cl2 →(t) 2FeCl3
2NaNO2 + O2 → 2NaNO3
Na2SO3 + S →(t) Na2S2O3
BaSO4 + 2C →(t) BaS + 2CO2
2KClO3 + Br2 →(t) 2KBrO3 + Cl2 (така ж реакція характерна і для йоду)
2KI + Br2 → 2KBr + I2↓
2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2↓
2NaI + Cl2 → 2NaCl + I2↓
11. Розкладання солей.
Сіль →(t) продукти термічного розкладання
1. Солі азотної кислоти
Продукти термічного розкладання нітратів залежать від положення катіону металу у ряді напруги металів.
MeNO3 → (t) (для Me лівіше Mg (виключаючи Li)) MeNO2 + O2
MeNO3 → (t) (для Me від Mg до Cu, а також Li) MeO + NO2 + O2
MeNO3 → (t) (для Me правіше Cu) Me + NO2 + O2
(при термічному розкладанні нітрату заліза (II)/хрому (II) утворюється оксид заліза (III)/хрому (III).
2. Солі амонію
Усі солі амонію при прожарюванні розкладаються. Найчастіше у своїй виділяється аміак NH3 і кислота чи продукти її розкладання.
NH4Cl →(t) NH3 + HCl (=NH4Br, NH4I, (NH4)2S)
(NH4)3PO4 →(t) 3NH3 + H3PO4
(NH4)2HPO4 →(t) 2NH3 + H3PO4
NH4H2PO4 →(t) NH3 + H3PO4
(NH4)2CO3 →(t) 2NH3 + CO2 + H2O
NH4HCO3 →(t) NH3 + CO2 + H2O
Іноді солі амонію, що містять аніони - окисники, розкладаються при нагріванні з виділенням N2, NO або N2O.
(NH4)Cr2O7 →(t) N2 + Cr2O3 + 4H2O
NH4NO3 →(t) N2O + 2H2O
2NH4NO3 →(t) N2 + 2NO + 4H2O
NH4NO2 →(t) N2 + 2H2O
2NH4MnO4 →(t) N2 + 2MnO2 + 4H2O
3. Солі вугільної кислоти
Майже всі карбонати розкладаються до оксиду металу та СО2. Карбонати лужних металів, крім літію, не розкладаються при нагріванні. Карбонати срібла та ртуті розкладаються до вільного металу.
MeCO3 →(t) MeO + CO2
2Ag2CO3 →(t) 4Ag + 2CO2 + O2
Усі гідрокарбонати розкладаються до відповідного карбонату.
MeHCO3 →(t) MeCO3 + CO2 + H2O
4. Солі сірчистої кислоти
Сульфіти при нагріванні диспропорціонують, утворюючи сульфід та сульфат. Утворюється при розкладанні (NH4)2SO3 сульфід (NH4)2S відразу ж розкладається на NH3 і H2S.
MeSO3 →(t) MeS + MeSO4
(NH4)2SO3 →(t) 2NH3 + H2S + 3(NH4)2SO4
Гідросульфіти розкладаються до сульфітів, SO2 та H2O.
MeHSO3 →(t) MeSO3 + SO2 + H2O
5. Солі сірчаної кислоти
Багато сульфатів при t > 700-800 С розкладаються до оксиду металу та SO3, який за такої температури розкладається до SO2 та О2. Сульфати лужних металів термостійкі. Сульфати срібла та ртуті розкладаються до вільного металу. Гідросульфати розкладаються спочатку до дисульфатів, потім до сульфатів.
2CaSO4 →(t) 2CaO + 2SO2 + O2
2Fe2(SO4)3 →(t) 2Fe2O3 + 6SO2 + 3O2
2FeSO4 →(t) Fe2O3 + SO3 + SO2
Ag2SO4 →(t) 2Ag + SO2 + O2
MeHSO4 →(t) MeS2O7 + H2O
MeS2O7 →(t) MeSO4 + SO3
6. Комплексні солі
Гідроксокомплекси амфотерних металіврозкладаються в основному на середню сіль та воду.
K →(t) KAlO2 + 2H2O
Na2 →(t) ZnO + 2NaOH + H2O
7. Основні солі
Багато основних солей при нагріванні розкладаються. Основні солі безіслородних кислот розкладаються на воду та оксосолі.
Al(OH)2Br →(t) AlOBr + H2O
2AlOHCl2 →(t) Al2OCl4 + H2O
2MgOHCl →(t) Mg2OCl2 + H2O
Основні солі кисневмісних кислот розкладаються на оксид металу та продукти термічного розкладання відповідної кислоти.
2AlOH(NO3)2 →(t) Al2O3 + NO2 + 3O2 + H2O
(CuOH)2CO3 →(t) 2CuO + H2O + CO2
8. Приклади термічного розкладання інших солей
4K2Cr2O7 →(t) 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2
2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2 + O2
KClO4 →(t) KCl + O2
4KClO3 →(t) KCl + 3KClO4
2KClO3 →(t) 2KCl +3O2
2NaHS →(t) Na2S + H2S
2CaHPO4 →(t) Ca2P2O7 + H2O
Ca(H2PO4)2 →(t) Ca(PO3)2 +2H2O
2AgBr →(hν) 2Ag + Br2 (=AgI)
Більшість представленого матеріалу взято з посібника Дерябіної Н.Є. "Хімія. Основні класи неорганічних речовин". ІПО "Біля Нікітських воріт" Москва 2011.
Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ
ГАЛОГЕНИ
Прості речовини
Хімічні властивості Фтору
Фтор - найсильніший окислювач у природі. Безпосередньо він не реагує лише з гелієм, неоном та аргоном.
Під час реакції з металами утворюються фториди, з'єднання іонного типу:
Фтор енергійно реагує з багатьма неметалами, навіть із деякими інертними газами:
Хімічні властивості хлору. Взаємодія зі складними речовинами
Хлор є сильнішим окисником, ніж бром або йод, тому хлор витісняє важкі галогени з їх солей:
Розчиняючись у воді, хлор частково реагує з нею, внаслідок чого утворюються дві кислоти: хлоридна та гіпохлоритна. При цьому один атом хлору підвищує ступінь окислення, а інший атом - знижує. Такі реакції називають реакціями диспропорціонування. Реакції диспропорціонування – це реакції самовідновлення-самоокиснення, тобто. реакції, у яких один елемент виявляє властивості і окисника, і відновника. При диспропорціонуванні одночасно утворюються сполуки, в яких елемент знаходиться у більш окисленому та відновленому стані порівняно з первісним. Ступінь окислення атома Хлору в молекулі гіпохлоритної кислоти дорівнює +1:
Аналогічно відбувається взаємодія хлору з розчинами лугів. При цьому утворюються дві солі: хлорид та гіпохлорит.
Хлор вступає у взаємодію Космосу з різними оксидами:
Хлор окислює деякі солі, в яких метал знаходиться не максимально окислення:
Молекулярний хлор реагує з багатьма органічними сполуками. У присутності ферум(III) хлориду як каталізатора хлор реагує з бензолом з утворенням хлорбензолу, а при опроміненні світлом в результаті цієї реакції утворюється гексахлорциклогексан:
Хімічні властивості брому та йоду
Обидві речовини реагують з воднем, фтором та лугами:
Йод окислюють різні сильні окислювачі:
Методи видобуток простих речовин
Вилучення фтору
Оскільки фтор є найсильнішим хімічним окисником, то виділити його за допомогою хімічних реакцій із сполук у вільному вигляді неможливо, а тому фтор видобувають фізико-хімічним методом – електролізом.
Для вилучення фтору використовують розплав калій фториду та нікелеві електроди. Нікель використовують завдяки тому, що поверхня металу пасивується фтором внаслідок утворення нерозчинного.
NiF 2 , отже, самі електроди не руйнуються під дією речовини, що на них виділяється:Видобування хлору
Хлор у промислових масштабах видобувають електролізом розчину натрій хлориду. В результаті цього процесу видобувають також гідроксид натрій:
У невеликих кількостях хлор видобувають окисленням розчину хлороводню різними методами:
Хлор – дуже важливий продукт хімічної промисловості.
Його світове виробництво складає мільйони тонн.
Вилучення брому та йоду
Для промислового використання бром та йод видобувають при окисленні бромідів та йодидів, відповідно. Для окислення найчастіше використовують молекулярний хлор, концентровану сульфатну кислоту або діоксид манган:
Фтор та деякі його сполуки використовують як окислювач ракетного палива. Великі кількості фтору використовують для добування різних холодоагентів (фреонів) та деяких полімерів, яким властива хімічна та термічна стійкість (тефлон та деякі інші). Фтор застосовують у ядерній техніці для поділу ізотопів урану.
Більшість хлору використовують для отримання соляної кислоти, а також як окислювач для добування інших галогенів. У промисловості його використовують для відбілювання тканин та паперу. У більших кількостях, ніж фтор, його застосовують для виробництва полімерів (ПВХ та інших) та холодоагентів. За допомогою хлору дезінфікують питну воду. Він також потрібен для добування деяких розчинників, таких як хлороформ, метилен хлористий, тетрахлорметан. А ще його використовують для виробництва багатьох речовин, наприклад хлорату калію (бертолетової солі), хлорного вапна та багатьох інших сполук, що містять атоми Хлору.
Бром та йод застосовують у промисловості не в таких масштабах, як хлор або фтор, проте з кожним роком використання цих речовин збільшується. Бром використовують у виробництві різних медичних препаратів заспокійливої дії. Йод використовують для виготовлення антисептичних препаратів. Сполуки Брома та Йоду широко застосовують при кількісному аналізі речовин. За допомогою йоду очищають деякі метали (цей процес називають йодним рафінуванням), наприклад, титан, ванадій та інші.
Хімічні властивості основних класів неорганічних сполук
Кислотні оксиди
- Кислотний оксид + вода = кислота (виняток - SiO 2)
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Cl 2 O 7 + H 2 O = 2HClO 4 - Кислотний оксид + луг = сіль + вода
SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O
P 2 O 5 + 6KOH = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O - Кислотний оксид + основний оксид = сіль
CO 2 + BaO = BaCO 3
SiO 2 + K 2 O = K 2 SiO 3Основні оксиди
- Основний оксид + вода = луг (в реакцію вступають оксиди лужних та лужноземельних металів)
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH - Основний оксид + кислота = сіль + вода
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O
3K 2 O + 2H 3 PO 4 = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O - Основний оксид + кислотний оксид = сіль
MgO + CO 2 = MgCO 3
Na 2 O + N 2 O 5 = 2NaNO 3Амфотерні оксиди
- Амфотерний оксид + кислота = сіль + вода
Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O
ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O - Амфотерний оксид + луг = сіль (+ вода)
ZnO + 2KOH = K 2 ZnO 2 + H 2 O (Правильніше: ZnO + 2KOH + H 2 O = K 2 )
Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O (Правильніше: Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na) - Амфотерний оксид + кислотний оксид = сіль
ZnO + CO2 = ZnCO3 - Амфотерний оксид + основний оксид = сіль (при сплавленні)
ZnO + Na 2 O = Na 2 ZnO 2
Al 2 O 3 + K 2 O = 2KAlO 2
Cr 2 O 3 + CaO = Ca(CrO 2) 2Кислоти
- Кислота + основний оксид = сіль + вода
2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
3H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O - Кислота + амфотерний оксид = сіль + вода
3H 2 SO 4 + Cr 2 O 3 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
2HBr + ZnO = ZnBr 2 + H 2 O - Кислота + основа = сіль + вода
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O
2HBr + Ni(OH) 2 = NiBr 2 + 2H 2 O - Кислота + амфотерний гідроксид = сіль + вода
3HCl + Cr(OH) 3 = CrCl 3 + 3H 2 O
2HNO 3 + Zn(OH) 2 = Zn(NO 3) 2 + 2H 2 O - Сильна кислота + сіль слабкої кислоти = слабка кислота + сіль сильної кислоти
2HBr + CaCO 3 = CaBr 2 + H 2 O + CO 2
H 2 S + K 2 SiO 3 = K 2 S + H 2 SiO 3 - Кислота + метал (що знаходиться в ряді напруг лівіше водню) = сіль + водень
2HCl + Zn = ZnCl 2 + H 2
H 2 SO 4 (розб.) + Fe = FeSO 4 + H 2
Важливо: кислоти-окислювачі (HNO 3 конц. H 2 SO 4) реагують з металами по-іншому.
Амфотерні гідроксиди
- Амфотерний гідроксид + кислота = сіль + вода
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Be(OH) 2 + 2HCl = BeCl 2 + 2H 2 O - Амфотерний гідроксид + луг = сіль + вода (при сплавленні)
Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O
Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O - Амфотерний гідроксид + луг = сіль (у водному розчині)
Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2
Sn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2
Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2
Al(OH) 3 + NaOH = Na
Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3Луги
- Луж + кислотний оксид = сіль + вода
Ba(OH) 2 + N 2 O 5 = Ba(NO 3) 2 + H 2 O
2NaOH + CO 2 = Na 2 СО 3 + H 2 O - Луж + кислота = сіль + вода
3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O
Bа(OH) 2 + 2HNO 3 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O - Луж + амфотерний оксид = сіль + вода
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (Правильніше: 2NaOH + ZnO + H 2 O = Na 2 ) - Луж + амфотерний гідроксид = сіль (у водному розчині)
2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2
NaOH + Al(OH) 3 = Na - Луж + розчинна сіль = нерозчинна основа + сіль
Ca(OH) 2 + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 + Ca(NO 3) 2
3KOH + FeCl 3 = Fe(OH) 3 + 3KCl - Луж + метал (Al, Zn) + вода = сіль + водень
2NaOH + Zn + 2H 2 O = Na 2 + H 2
2KOH + 2Al + 6H 2 O = 2K + 3H 2Солі
- Сіль слабкої кислоти + сильна кислота = сіль сильної кислоти + слабка кислота
Na 2 SiO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + H 2 SiO 3
BaCO 3 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O + CO 2 (H 2 CO 3) - Розчинна сіль + розчинна сіль = нерозчинна сіль + сіль
Pb(NO 3) 2 + K 2 S = PbS + 2KNO 3
СаCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl - Розчинна сіль + луг = сіль + нерозчинна основа
Cu(NO 3) 2 + 2NaOH = 2NaNO 3 + Cu(OH) 2
2FeCl 3 + 3Ba(OH) 2 = 3BaCl 2 + 2Fe(OH) 3 - Розчинна сіль металу (*) + метал (**) = сіль металу (**) + метал (*)
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu
Cu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag
Важливо: 1) метал (**) повинен перебувати у ряді напруг лівіше за метал (*); 2) метал (**) НЕ повинен реагувати з водою.Можливо, вам також будуть цікаві інші розділи довідника з хімії:
- Сіль слабкої кислоти + сильна кислота = сіль сильної кислоти + слабка кислота
- Луж + кислотний оксид = сіль + вода
- Кислота + основний оксид = сіль + вода
- Амфотерний оксид + кислота = сіль + вода
- Основний оксид + вода = луг (в реакцію вступають оксиди лужних та лужноземельних металів)
Елементарними частинками фізичної матеріїна планеті є атоми. У вільному вигляді вони можуть існувати лише за дуже високих температур. У звичайних умовах елементарні часткипрагнуть об'єднання між собою за допомогою хімічних зв'язків: іонного, металевого, ковалентного полярного або неполярного. У такий спосіб утворюються речовини, приклади яких ми розглянемо в нашій статті.
Прості речовини
Процеси взаємодії між собою атомів однієї й тієї ж хімічного елемента закінчуються утворенням хімічних речовин, званих простими. Так, вугілля утворене лише атомами вуглецю, газ водень - атомами гідрогену, а рідка ртуть складається з частинок ртуті. Поняття просту речовину не потрібно ототожнювати з поняттям хімічного елемента. Наприклад, вуглекислий газ складається не з простих речовин вуглецю та кисню, а з елементів карбону та оксигену. Умовно з'єднання, що складаються з атомів одного і того ж елемента, можна поділити на метали та неметали. Розглянемо деякі приклади хімічних властивостей таких речовин.
Метали
Виходячи з положення металевого елемента в періодичній системі, можна виділити такі групи: активні метали, елементи головних підгруп третьої - восьмої груп, метали побічних підгруп четвертої - сьомої груп, а також лантаноїди та актиноїди. Метали - прості речовини, приклади яких ми наведемо далі, мають такі загальні властивості: тепло- та електропровідність, металевий блиск, пластичність та ковкість. Такі характеристики притаманні залізу, алюмінію, міді та іншим. Зі збільшенням порядкового номера у періодах зростають температури кипіння, плавлення, а також твердість металевих елементів. Це стисненням їх атомів, тобто зменшенням радіуса, і навіть накопиченням електронів. Усі параметри металів зумовлені внутрішньою будовоюкристалічних ґрат даних сполук. Нижче розглянемо хімічні реакції, а також наведемо приклади властивостей речовин, що належать до металів.
Особливості хімічних реакцій
Усі метали, мають ступінь окислення 0, виявляють лише властивості відновників. Лужні та лужноземельні елементи взаємодіють з водою з утворенням хімічно агресивних основ - лугів:
- 2Na+2H 2 0=2NaOH+H 2
Типова реакція металів – окислення. В результаті сполуки з атомами кисню виникають речовини класу оксидів:
- Zn+O 2 =ZnO
Це бінарні сполуки, що належать до складних речовин. Прикладами основних оксидів є оксиди натрію Na 2 O, CuO міді, кальцію CaO. Вони здатні до взаємодії з кислотами, в результаті в продуктах виявляється сіль та вода:
- MgO+2HCl=MgCl 2 +H 2 O
Речовини класів кислот, основ, солей відносяться до складних сполук та виявляють різноманітні хімічні властивості. Наприклад, між гідроксидами та кислотами відбувається реакція нейтралізації, що призводить до появи солі та води. Склад солей залежатиме від концентрації реагентів: так, при надлишку в реагує суміші кислоти, виходять кислі солі, наприклад, NaHCO 3 - гідрокарбонат натрію, а висока концентрація лугу викликає утворення основних солей, таких як Al(OH) 2 Cl - дигідроксохлорид алюмінію.
Неметали
Найбільш важливі неметалеві елементи знаходяться в підгрупах азоту, карбону, а також відносяться до груп галогенів та халькогенів періодичної системи. Наведемо приклади речовин, що належать до неметалів: це сірка, кисень, азот, хлор. Усі їхні фізичні особливості протилежні властивостям металів. Вони не проводять електричний струм, погано пропускають теплові промені, мають низьку твердість Взаємодіючи з киснем, неметали утворюють складні сполуки – кислотні оксиди. Останні, реагуючи з кислотами, дають кислоти:
- H 2 O+CO 2 → H 2 CO 3
Типова реакція, характерна для кислотних оксидів - це взаємодія з лугами, що призводить до появи солі та води.
Хімічна активність неметалів у періоді посилюється, це пов'язано зі збільшенням здатності їх атомів притягувати електрони від інших. хімічних елементів. У групах спостерігаємо протилежне явище: неметалеві властивості слабшають внаслідок роздування об'єму атома за рахунок додавання нових енергетичних рівнів.
Отже, ми розглянули види хімічних речовин, приклади, що ілюструють їх властивості, становище у періодичній системі.
Загальні властивості металів.
Наявність слабко пов'язаних із ядром валентних електронів зумовлює загальні хімічні властивості металів. У хімічних реакціяхвони завжди виступають у ролі відновника, прості речовини метали ніколи не виявляють окисних властивостей.
Одержання металів:
- відновлення з оксидів вуглецем (С), чадним газом(СО), воднем (Н2) або більше активним металом(Al, Ca, Mg);
- відновлення з розчинів солей активнішим металом;
- електроліз розчинів або розплавів сполук металів - відновлення найбільш активних металів (лужних, лужноземельних металів та алюмінію) за допомогою електричного струму.
У природі метали зустрічаються переважно як сполук, лише малоактивні метали зустрічаються як простих речовин (самородні метали).
Хімічні властивості металів.
1. Взаємодія з простими речовинами неметалами:
Більшість металів можуть окислюватися такими неметалами як галогени, кисень, сірка, азот. Але для початку більшості таких реакцій потрібне попереднє нагрівання. Надалі реакція може йти з виділенням великої кількості тепла, що призводить до займання металу.
При кімнатній температурі можливі реакції лише між найактивнішими металами (лужними та лужноземельними) та найактивнішими неметалами (галогенами, киснем). Лужні метали (Na, K) у реакції з киснем утворюють пероксиди та надпероксиди (Na2O2, KO2).
а) взаємодія металів із водою.
При кімнатній температурі з водою взаємодіють лужні та лужноземельні метали. В результаті реакції заміщення утворюються луг (розчинна основа) і водень: Метал + Н2О = Ме(ОН) + Н2
При нагріванні з водою взаємодіють інші метали, що стоять у ряду активності лівіше водню. Магній реагує з окропом, алюміній - після спеціальної обробки поверхні, в результаті утворюються нерозчинні основи - гідроксид магнію або гідроксид алюмінію - і виділяється водень. Метали, що знаходяться в ряду активності від цинку (включно) до свинцю (включно) взаємодіють з парами води (тобто вище 100 С), утворюються при цьому оксиди відповідних металів і водень.
Метали, що стоять у ряду активності правіше водню, з водою не взаємодіють.
б) взаємодія з оксидами:
активні метали взаємодіють реакції заміщення з оксидами інших металів або неметалів, відновлюючи їх до простих речовин.
в) взаємодія з кислотами:
Метали, розташовані у низці активності лівіше водню, вступають у реакцію з кислотами з виділенням водню та утворенням відповідної солі. Метали, що стоять у ряду активності правіше водню, з розчинами кислот не взаємодіють.
Особливе місце займають реакції металів з азотною та концентрованою сірчаною кислотами. Усі метали, крім благородних (золото, платина), можуть окислюватися цими кислотами-окислювачами. В результаті цих реакцій завжди утворюватимуться відповідні солі, вода і продукт відновлення азоту або сірки відповідно.
г) із лугами
Метали, що утворюють амфотерні сполуки (алюміній, берилій, цинк), здатні реагувати з розплавами (утворюються середні солі алюмінати, берилати або цинкати) або розчинами лугів (при цьому утворюються відповідні комплексні солі). У всіх реакціях виділятиметься водень.
д) Відповідно до положення металу в ряду активності можливі реакції відновлення (витіснення) менш активного металу з розчину його солі іншим більш активним металом. В результаті реакції утворюється сіль активнішої і проста речовина - менш активний метал.
Загальні властивості неметалів.
Неметалів набагато менше, ніж металів (22 елементи). Однак хімія неметалів набагато складніша за рахунок більшої заповненості зовнішнього енергетичного рівня їх атомів.
Фізичні властивості неметалів більш різноманітні: серед них є газоподібні (фтор, хлор, кисень, азот, водень), рідини (бром) та тверді речовинисильно відрізняються один від одного за температурою плавлення. Більшість неметалів не проводять електричний струм, але кремній, графіт, германій мають напівпровідникові властивості.
Газоподібні, рідкі та деякі тверді неметали (йод) мають молекулярну будову. кристалічних ґрат, Інші неметали мають атомні кристалічні грати.
Фтор, хлор, бром, йод, кисень, азот та водень у звичайних умовах існують у вигляді двоатомних молекул.
Багато елементів-неметали утворюють кілька алотропних модифікацій простих речовин. Так кисень має дві алотропні модифікації – кисень О2 та озон О3, сірка має три алотропні модифікації – ромбічну, пластичну та моноклінну сірку, фосфор має три алотропні модифікації – червоний, білий та чорний фосфор, вуглець – шість алотропних модифікацій , карбін, фулерен, графен.
На відміну від металів, що виявляють лише відновлювальні властивості, неметали в реакціях з простими та складними речовинами можуть виступати як у ролі відновника, так і в ролі окислювача. Відповідно до своєї активності неметали займають певне місце серед електронегативності. Найактивнішим неметалом вважається фтор. Він виявляє тільки окисні властивості. З другого краю місці з активності - кисень, третьому - азот, далі галогени та інші неметали. Найменшою електронегативністю серед неметалів має водень.
Хімічні властивості неметалів.
1. Взаємодія з простими речовинами:
Неметали взаємодіють із металами. У таких реакціях метали виступають у ролі відновника, неметали - у ролі окислювача. В результаті реакції сполуки утворюються бінарні сполуки – оксиди, пероксиди, нітриди, гідриди, солі безкисневих кислот.
У реакціях неметалів між собою більш електронегативний неметал виявляє властивості окислювача, менш електронегативний - властивості відновника. Внаслідок реакції сполуки утворюються бінарні сполуки. Необхідно пам'ятати, що неметали можуть виявляти змінні ступені окислення у своїх сполуках.
2. Взаємодія зі складними речовинами:
а) з водою:
У звичайних умовах із водою взаємодіють лише галогени.
б) з оксидами металів та неметалів:
Багато неметалів можуть реагувати за високих температур з оксидами інших неметалів, відновлюючи їх до простих речовин. Неметали, що стоять у ряді електронегативності ліворуч від сірки, можуть взаємодіяти і з оксидами металів, відновлюючи метали до простих речовин.
в) із кислотами:
Деякі неметали можуть бути окислені концентрованими сірчаною чи азотною кислотами.
г) із лугами:
Під дією лугів деякі неметали можуть зазнавати дисмутації, будучи одночасно і окислювачем і відновником.
Наприклад, у реакції галогенів з розчинами лугів без нагрівання: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O або при нагріванні: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
д) із солями:
При взаємодії, що є сильними окисниками, виявляють відновлювальні властивості.
Галогени (крім фтору) вступають у реакції заміщення з розчинами солей галогеноводородних кислот: активніший галоген витісняє з розчину солі менш активний галоген.
