 |
Рассмотреть зависимость свойств оксидов металлов от степени окисления.
|
|
|
|
ОУДП.02. ТК9-18
ЛЕКЦИЯ №97-98. Основные классы неорганических и органических соединений
Цель: создать условия для высокого уровня воспроизведения системы знаний и умений студентов по теме «Классификация органических и неорганических веществ».
Задачи:
– образовательные: ввести понятия оксиды, основания, кислоты, амфотерность, генетические ряды основных классов органических и неорганических соединений; продолжить разбирать классификацию органических и неорганических веществ; рассмотреть (сранить) химические свойства основных классов органических и неорганических неорганических веществ.
– развивающие: развивать умения и навыки мыслительной деятельности (умения обобщать, сравнивать, анализировать), общеучебные умения и навыки (формирование самостоятельной и познавательной деятельности учащихся);
– воспитательные: воспитывать положительное отношение к учению, способствовать осознанию роли знаний в развитии личности, воспитании характера, преодолении трудностей.
I. Орг. Момент
1) Приветствие.
2) Проверка присутствующих.
3) Основная литература:
· Габриелян, О.С. Химия. 11 класс. Углубленный уровень [Текст] / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. – М.: Дрофа, 2014. – 397 с.
II. Актуализация
При большом разнообразии веществ в природе, возникла необходимость создания классификации веществ. Классифицировать вещества можно по разным признакам. По какому признаку мы классифицировали вещества на предыдущем уроке? Повторить классификацию веществ по качественному составу.
III. Изучение нового материала. План учебного занятия.
3.1. Водородные соединения неметаллов.
Общим свойством всех неметаллов является образование летучих водородных соединений, в большинстве которых неметалл имеет низшую степень окисления.
|
|
|
Среди приведенных веществ много тех, свойства, применение и получение которых вы изучали ранее: метан СН4, аммиак NH3, вода Н2O, сероводород H2S, хлороводород НСl.
Известно, что наиболее просто эти соединения можно получить непосредственно взаимодействием неметалла с водородом, т. е. синтезом:
| 1) Н2 + Cl2 = 2НСl; 2) N2 + ЗН2 ↔ 2NH3 | В промышленности так получают хлороводород и аммиак. |
| 3) С + 2Н2 = СН4; 4) 2Н2 + O2 = 2Н2O; 5) Н2 + S ↔ H2S. | Синтезы метана, воды и сероводорода имеют в основном теоретическое значение. |
Все водородные соединения неметаллов образованы ковалентными полярными связями, имеют молекулярное строение и при обычных условиях являются газами, кроме воды (жидкость).
Для водородных соединений неметаллов характерно различное отношение к воде. Метан и силан в ней практически нерастворимы. Аммиак при растворении в воде образует слабое основание – гидрат аммиака NH3 • Н2O (NH4OH), которое легко разлагается на аммиак и воду.
При растворении в воде сероводорода, селеноводорода, теллуроводорода, а также галогеноводородов образуются кислоты с той же формулой, что и сами водородные соединения: H2S, H2Se, Н2Те, HF, НСl, HBr, HI.
в ряду галогеноводородов HF, НСl, HBr, HI прочность связи Э-Н уменьшается, так как увеличивается длина связи. В растворах НСl, HBr, HI диссоциируют практически полностью – это сильные кислоты, причем их сила увеличивается от HF к HI.
Кроме рассмотренных свойств, водородные соединения неметаллов в окислительно-восстановительных реакциях всегда проявляют свойства восстановителей, ведь в них неметалл имеет низшую степень окисления.
Несолеобразующие и солеобразующие оксиды.
Несолеобразующие оксиды – это оксиды, которые не взаимодействуют ни с основаниями, ни с кислотами и поэтому не образуют солей. К ним относятся: N2O, NO, SiO2, CO (CO с расплавами щелочей образует соли муравьиной кислоты – формиаты). Такие оксиды не имеют гидратов (водных соединений).
|
|
|
Солеобразующие оксиды – это оксиды, которые при взаимодействии с кислотами или основаниями (или с теми и другими) образуют соли. Таким оксидам в качестве гидратов соответствуют основания, кислоты или амфотерные гидроксиды.
Основные оксиды – это оксиды, которым в качестве гидратов (водных соединений) соответствуют основания, а при взаимодействии с кислотами они образуют соли. К ним относятся только оксиды металлов: Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, Fr2O, MgO, CaO, SrO, BaO, RaO, Cu2O, Ag2O, In2O, PoO, Sc2O3, La2O3, TiO, HfO, CrO, MnO, FeO, CoO, NiO и др.
Физические свойства. Основные оксиды при обычных условиях твердые кристаллические вещества преимущественно с ионной кристаллической решеткой. Имеют разную окраску. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов растворимы в воде.
Химические свойства.
1. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с образованием щелочей: Na2O + H2O = 2NaOH; CaO + H2O = Ca(OH)2.
2. Взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:
FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O; 3K2O + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O.
3. Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соль:
MgO + SO2 = MgSO3; Sc2O3 + 3CO2 = Sc2(CO3)3.
4. Взаимодейстуют с амфотерными оксидами, образуя соль:
ZnO + Na2O = Na2ZnO2 (в расплаве); ZnO + CaO = CaZnO2 (в расплаве).
Кислотные оксиды – это оксиды, которым в качестве гидратов соответствуют кислоты, а при взаимодействии с основаниями они образуют соли. Кислотные оксиды делят на оксиды неметаллов и оксиды металлов.
Кислотные оксиды неметаллов и соответствующие им кислоты:
B2O3 → H3BO3 → НВО3 ортоборная метаборная
SiO2 → H4SiO4 → H2SiO3 ортокремниевая метакремниевая
CO2 → H2CO3 угольная
As2О5 → H3AsO4 → HAsO3 ортомышьяковая метамышьяковая
P2O3 → H3PO3 → НPO2 ортофосфористая метафосфористая
P2O5 → H3PO4 → HPO3 ортофосфорная метафосфорная
2H3PO4 → H4P2О7 дифосфорная (двуфосфорная, пирофосфорная)
N2O3 → HNO2 азотистая
N2O5 → HNO3 азотная
|
|
|
TeО2 → H2TeO3 теллуристая
TeO3 → H6TeO6 → H2TeO4 ортотеллуровая метателлуровая
SeO2 → H2SeO3 селенистая
SeO3 → H2SеО4 селеновая
SO2 → H2SO3 сернистая
SO3 → H2SO4 серная
Cl2O → HСlO хлорноватистая
Cl2O3 → HClO2 хлористая
Cl2O5 → HClO3 хлорноватая
Cl2O7 → HClO4 хлорная
Для всех галогенов (кроме фтора) формы оксидов и кислот аналогичны таковым хлора. Фтор более электроотрицателен, чем кислород, поэтому образует с кислородом фториды O2F2, OF2, в которых атомы кислорода поляризуются положительно.
Кислотные оксиды металлов и соответствующие им кислоты:
Au2O3 → H3AuO3 → HAuO2 ортозолотая метазолотая
V2O5 → H3VO4 → HVO3 ортованадиевая метаванадиевая
CrO3 → H2CrO4 хромовая
2H2CrO4 → H2Cr2O7 дихромовая
MnO3 → H2MnO4 марганцевая
Mn2O7 → НMnO4 марганцовая
Физические свойства. При обычных условиях кислотные оксиды обладают разнообразными свойствами: они могут быть газами (CO2, SO2, Cl2O), кристаллическими веществами с атомной кристаллической решеткой (SiO2, CrO3) или с молекулярной кристаллической решеткой
(P2O3, P2O5). Имеют разную окраску, температуры плавления и кипения изменяются в широком диапазоне. Большинство кислотных оксидов хорошо растворимы в воде. Труднорастворимым является оксид кремния (IV) SiO2, который является составной частью кварцевого песка.
Химические свойства.
1. Взаимодействуют с водой образуя соответствующие кислоты:
SO2 + H2O = H2SO3; P2O5 + H2O = 2HPO3;
t t
P2O5 + 3H2O = 2H 3PO4; 2H3PO4 = H4P2О7 + H2O.
2. Взаимодействуют со щелочами, образуя соль и воду:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O; P2O5 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + 3H2O.
|
|
|
3. Взаимодействуют с основными оксидами, образуя соль:
CrO3 + CaO = CaCrO4; CO2 + Na2O = Na2CO3.
4. Взаимодействуют с амфотерными оксидами, образуя соль:
CO2 + ZnO = ZnCO3; 3SO3 + Al2O3 = Al2(SO4)3.
5. Взаимодействуют с солями, если в результате реакции выделяется газообразный оксид:
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2; SO3 + Na2SO3 = Na2SO4 + SO2.
Амфотерные оксиды – это оксиды, которым в качестве гидратов соответствуют амфотерные гидроксиды. Они образуют соли при взаимодействии и с кислотами, и с основаниями. К ним относятся: ВеО, Аl2O3, GeO, GeO2, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Sb2O3, Sb2O5, Bi2O3, Bi2O5, ZnO, V2O3, Cr2O3, MnO2, Fe2O3 и др.
Физические свойства. Все амфотерные оксиды при обычных условиях твердые вещества, имеют разную окраску, нерастворимы в воде.
Химические свойства. Амфотерность доказывается взаимодействием с кислотами и кислотными оксидами (основные свойства), с основаниями и основными оксидами (кислотные свойства).
1. Взаимодействуют с кислотами, проявляя основные свойства:
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O сульфат алюминия
2. Взаимодействуют с кислотными оксидами, проявляя основные свойства:
Al2O3 + 3CO2 = Al2(CO3)3 карбонат алюминия.
3. Взаимодействуют с расплавами и растворами щелочей, проявляя кислотные свойства:
Al2O3 + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2O (в расплаве) ортоалюминат натрия
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O (в расплаве) метаалюминат натрия
Al2O3 + 6NaOH + 3H2O = 2Na3[Al(OH)6] (в растворе) гексагидроксоалюминат натрия;
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] (в растворе) тетрагидроксоалюминат натрия.
4. Взаимодействуют с основными оксидами, проявляя кислотные свойства:
Al2O3 + 3СаO = Са3(AlO3)2 ортоалюминат кальция или триоксоалюминат кальция;
Al2O3 + СаО =Са(AlO2)2 метаалюминат кальция или диоксоалюминат кальция.
ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДОВ
1. Взаимодействие простых веществ металлов и неметаллов с кислородом:
2Mg + O2 = 2MgO; S + O2 = SO2.
2. Разложение некоторых кислородсодержащих кислот (оксикислот): (t)
2H3BO3 = B2O3 + 3H2O; H2SO3 = SO2 + H2O.
3. Разложение нерастворимых оснований: (t)
Cu(OH)2 = CuO + H2O; Fe(OH)2 = FeO + H2O.
4. Разложение некоторых солей: (t)
CaCO3 = CaO + CO2; CuSO4 = CuO + SO3.
Существуют бинарные соединения атомов элементов с атомами кислорода, которые по своим свойствам не относятся к классу оксидов. Это пероксиды, надпероксиды и озониды. Например, Н2О2 – пероксид водорода, Na2O2 – пероксид натрия, CaO2 – пероксид кальция, KO2 – надпероксид калия.
Рассмотреть зависимость свойств оксидов металлов от степени окисления.
|
|
|
