 |
Химические свойства оcнований
|
|
|
|
РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Лабораторная работа 1.1
Классы неорганических соединений
Теоретическая часть
Оксиды
Оксидами называют соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород со степенью окисления -2.
Классификация оксидов
· основные оксиды (оксиды большинства металлов с малой степенью окисления: +1, +2 и иногда +3);
· кислотные оксиды (почти все оксиды неметаллов, оксиды металлов с большой степенью окисления: +4, +5, +6, +7,+8;
· амфотерные оксиды (оксиды некоторых металлов со степенью окисления +2, +3 и +4).
· безразличные оксиды (оксиды некоторых неметаллов, которым могут даже соответствовать кислоты: СО – муравьиная, N2O – азотноватистая…)
Согласно современной международной номенклатуре любой оксид называется оксидом с указанием (в круглых скобках) римскими цифрами степени окисления элемента. Например: SO2 –оксид серы (IV), SO3 – оксид серы (VI), MnO – оксид марганца (II), MnO2 – оксид марганца (IV), MnO3 – оксид марганца (VI), Mn2O7 - оксид марганца (VII).
Получение оксидов
1. Окисление металлов и неметаллов
S + O2 = SO2 – реакция протекает при сжигании серы;
3Fe + 2O2 = Fe3O4 – сгорание железа в атмосфере кислорода;
2. Разложение гидроксидов
Cu(OH)2 = CuO + H2O – реакция протекает даже без нагревания: голубой гидроксид чернеет при стоянии даже в контакте с водой.
Примечание: оксиды щелочных металлов нельзя получать этим способом.
3. Разложение нестойких кислот.
H2CO3 = H2O + CO2;
4. Разложение солей
CaCO3 = CaO + CO2 – реакция протекает при нагревании;
Химические свойства оксидов
Свойства несолеобразующих оксидов отдельно не рассматриваются. Свойства солеобразующих оксидов рассматриваются отдельно по группам (основные, кислотные, амфотерные).
|
|
|
Химические свойства основных оксидов.
1. Оксиды щелочных и щелочноземельным металлов реагируют с водой, образуя сильные основания (щелочи):
K2O + H2O = 2KOH;
CaO + H2O = Ca(OH)2.
2. Все оксиды реагируют с кислотами:
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O;
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
3. Основные оксиды при нагревании вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами:
CaO + CO2 = CaCO3;
Химические свойства кислотных оксидов.
1. Большинство кислотных оксидов реагируют с водой, образуя кислоты:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4;
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2.
Исключение составляет SiO2, нерастворимый в воде.
2. Кислотные оксиды реагируют с основаниями:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O;
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.
3. Кислотные оксиды при нагревании вступают в реакции с основными и амфотерными оксидами:
CO2 + CaO = CaCO3;
CO2 + ZnO = ZnCO3.
Химические свойства амфотерных оксидов.
Оксиды амфотерных элементов обладают двойственной природой: они одновременно способны к реакциям, в которые вступают как основные, так и кислотные оксиды, т.е. они реагируют и с кислотами, и со щелочами.
1. Амфотерные оксиды реагируют с кислотами:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.
2. Амфотерные оксиды вступают в реакции со щелочами:
Al2O3 + 6NaOH + 3H2O = 2Na3[Al(OH)6] (гексагидроксоалюминат натрия);
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия).
Основания (гидроксиды металлов)
Основаниями называют электролиты, образующие при диссоциации в водном растворе из отрицательных ионов только ионы гидроксида OH-.
Гидроксиды принято делить на две группы: растворимые в воде (образованы щелочными и щелочноземельными металлами и поэтому называемые щелочами) и нерастворимые в воде. К щелочам относятся: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Sr(OH)2. Значительная часть оснований в воде практически нерастворима.
По числу гидроксильных групп в основаниях определяют их кислотность. NaOH – однокислотное основание, Ba(OH)2 – двухкислотное, Al(OH)3 – трехкислотное и т.д. Двух- и многокислотные основания диссоциируют в растворах ступенчато:
|
|
|
Сa(OH)2 «(СaOH)+ + ОН- (первая ступень)
(СaOH) + «Сa2+ + ОН- (вторая ступень)
Диссоциация двух и многокислотных оснований по первой ступени всегда протекает в большей степени. Ступенчатой диссоциацией многокислотных оснований объясняется образование основных солей.
Согласно современной международной номенклатуре основания называются гидроксидами элементов (с указанием римскими цифрами степени окисления элемента, если он образует несколько гидроксидов). Например: NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)2 – гидроксид кальция, Fe(OH)2 – гидроксид железа (II), Fe(OH)3 – гидроксид железа (III).
Для многих гидроксидов наряду с названиями по международной номенклатуре используются тривиальные названия. Например: NaOH – едкий натр, KOH – едкое кали, Ca(OH)2 – гашенная известь или известковая вода, Ba(OH)2 – баритовая вода.
Получение оснований
1. Взаимодействие металлов с водой
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 – бурно реагируют с водой щелочные и щелочно-земельные металлы.
2. Взаимодействие оксидов с водой
CaO + H2O = Ca(OH)2 – реакция используется для получения из не гашенной извести гашеной.
3. Взаимодействие растворов солей со щелочами - основной метод получения нерастворимых оснований:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2¯ + Na2SO4
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl
Химические свойства оcнований
1. Взаимодействие оснований с кислотами называют реакций нейтрализации, это наиболее характерная реакция для всех оснований – и для растворимых в воде, и для нерастворимых.
Fe(OH)3¯ + 3HCl = FeCl3 + 3H2O; Fe(OH)3+3H+ = Fe3+ + 3H2O
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O; OH-+ H+ = H2O.
2. Основания вступают в реакции с кислотными оксидами
Cu(OH)2¯ + SO3= CuSO4 + H2O;
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O.
3. Щелочи вступают в реакции с некоторыми солями, если при этом образуются труднорастворимые соли
Ba(OH)2 + Na2SO4 = BaSO4¯ + 2NaOH;
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3¯ + 2NaOH.
4. При нагревании гидроксиды щелочных металлов не разлагаются. Гидроксиды щелочно-земельных металлов разлагаются при прокаливании. Большинство нерастворимых в воде гидроксидов дегидратируются при незначительном нагреве, а некоторые неустойчивы даже при комнатной температуре.
Cu(OH)2¯ = CuO + H2O;
2Fe(OH)3¯ = Fe2O3 + 3H2O;
5. Щелочи способны реагировать с активными неметаллами:
|
|
|
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O (на холоде)
6KOH + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3H2O (при нагревании)
6. Щелочи способны реагировать с амфотерными металлами:
2Al + 6NaOH + 6H2O= 2Na3[Al(OH)6] + 3H2
Zn + 2NaOH + 2H2O= Na2[Zn(OH)4] + H2.
7. Растворы щелочей имеют рН > 7 и изменяют окраску индикаторов в следующие цвета:
Фенолфталеин – в малиновую;
Метилоранж – в желтую;
|
|
|
