Файл: Сухарева ч 1.pdf

2

УДК 54

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры химии МГУП.

Протокол № от 2004 г.

© Могилёвский государственный университет продовольствия

4

ВВЕДЕНИЕ

Впроцессе изучения курса общей и неорганической химии студент заочной формы обучения технологических специальностей должен выполнить две контрольные работы. Настоящие методические указания предназначены для выполнения первой контрольной работы.

Вданном пособии рассматриваются четыре основных раздела курса общей и неорганической химии: 1) «Основные классы неорганических соединений»; 2) «Способы выражения состава растворов»; 3) «Диссоциация воды. Водородный и гидроксидный показатели»; 4) «Обменные реакции. Гидролиз солей».

Контрольные задания к каждой из четырех тем включают: 1) краткую теоретическую информацию по данной теме; 2) вопросы, общие для всех вариантов; 3) конкретные задания для данного варианта (всего 16 вариантов по теме);

4)пример решения типового задания.

Краткая информация по каждой теме перед контрольным заданием начинается цифровой ссылкой на номер соответствующего вопроса к экзамену.

Контрольную работу рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1 На установочной сессии каждому студенту необходимо получить у лектора потока номера соответствующих задач.

2 Перед решением задач соответствующего раздела необходимо изучить по учебным пособиям (1) и (2) материал, относящийся к данному разделу.

3 Проработать краткое изложение материала изучаемого раздела по данному методическому указанию. Обратить внимание на термины, выделенные в тексте.

4 Попытаться решить самостоятельно последний вариант каждого раздела. При затруднениях проработать и понять суть приведённого решения этого варианта.

5 Решить задачи своего варианта. В конце работы привести список использованной литературы. Работа должна быть подписана студентом.

6 При получении оценки «не зачтено» исправить ошибки в этой же тетради и выслать работу на рецензирование повторно. Работу над ошибками следует выполнять в конце тетради.

7 Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не проверяется и не зачитывается.

5

1 ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

1Оксиды – химические соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления (-2). Название оксида включает слово «оксид», название элемента в родительном падеже, степень окисления элемента. Например, CrO3 - оксид хрома (VI). Большинство оксидов реагируют с кислотами или основаниями с образованием солей. Такие оксиды называют солеобразующими. Несолеобразующие оксиды (СО, NO, N2O, SiO) не реагируют с водой, кислотами и основаниями с образованием солей. Гидратной формой оксида называется продукт взаимодействия его с водой. Если оксиды с водой не взаимодействуют, то соответствующие им гидратные формы (гидроксиды), можно получить косвенным путём. По характеру гидратных форм солеобразующие оксиды делятся на три типа: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды в качестве гидратных форм образуют основания с общей формулой Ме (ОН)n, где n – степень окисления металла. Основные оксиды образуют только металлы (все металлы 1А и 2А групп кроме Ве, некоторые другие металлы со степенью окисления +1 и +2). Основные оксиды реагируют с кислотами и кислотными оксидами.

Например,

Кислотные оксиды в качестве гидратных форм образуют оксокислоты. Неметаллы, а также металлы со степенью окисления выше +4, образуют только кислотные оксиды. Кислотные оксиды реагируют с основаниями и основными оксидами.

Например,

CrO3 + 2NaOH → Na2CrO4+ Н2O P2O5 + 3CaO → (Ca)3(PO4)2

Гидратными формами амфотерных оксидов являются амфотерные гидроксиды, которые проявляют свойства, как кислот, так и оснований. Амфотерные оксиды образуют Ве, большинство р-металлов, цинк, хром и некоторые другие металлы. Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и с основаниями, а также с кислотными и основными оксидами.

Например,

2Кислоты – химические соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием катионов водорода. Кислоты классифицируют: 1)по основности; 2) по силе электролита; 3) по содержанию кислорода; 4) по содержанию молекул воды (мета - и ортокислоты).

Основность определяется числом атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл. Например, фосфорная кислота H3РO4 – трёхосновная, серная кислота – двухосновная. По силе электролита различают сильные и слабые кислоты. Сильные кислоты диссоциируют нацело, т. е. нахо-

6

дятся в водном растворе только в виде ионов. Слабые кислоты диссоциируют частично. Напомним, что диссоциацией называется распад на ионы под влиянием растворителя (воды). Диссоциация сильных кислот (на примере серной) не-

обратима и идёт в одну ступень:

Н2SO4 2H+ + SO42

Диссоциация слабых кислот протекает обратимо и для многоосновных кислот ступенчато. Например, ортофосфорная кислота - слабый электролит и диссоциирует в три ступени:

1)H3РO4 ↔ H2РO4 + H+;

2)H2РO4 ↔ HРO42 + H+;

3)HРO42 ↔ РO43 + H+.

Следствием такой диссоциации является возможность образования кислых солей.

По содержанию или отсутствию кислорода в составе молекулы различают кислородсодержащие (оксокислоты) (Н2SO4) и бескислородные кислоты (Н2S). Название оксокислоты включает название кислотообразующего элемента с окончанием – ная или – вая, если элемент находится в высшей степени окисления, и с окончанием – истая, если степень окисления элемента более низкая. Например, НNO3 – азотная кислота, НNO2 – азотистая кислота. Название бескислородной кислоты содержит название кислотообразующего элемента с добавлением слова «водородная». Например, Н2S – сероводородная кислота.

Мета - и ортокислоты различаются содержанием молекул воды. Ортокислоты содержат на одну молекулу воды больше метакислот. Например, метакремниевая кислота - Н2SiO3 , ортокремниевая кислота – Н4SiO4 .

Кислоты взаимодействуют со многими металлами. На практике чаще других применяют серную (Н2SO4), азотную (НNO3) и соляную (НСl) кислоты. С металлами, стоящими в ряду напряжения до водорода, разбавленные серная и соляная кислоты реагируют с выделением Н2↑.

Zn + Н2SO4 (разб.) H2↑ + ZnSO4

Металлы, стоящие в ряду напряжения после водорода, не восстанавливают газообразный водород из кислот. Концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами за счёт окислительных свойств серы (VI):

Cu + 2Н2SO4 (конц.) CuSO4 + SO2↑+ 2Н2O

Азотная кислота любой концентрации при взаимодействии с металлами не выделяет газообразный водород. Концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV):

Cu +4НNO3 (конц.) Cu (NO3)2 + 2NO2↑+ 2Н2O

Очень разбавленная азотная кислота наиболее активными металлами (Mg, Al, Zn) может восстановиться до ионов аммония:

4Mg + 10НNO3 (конц.) 4Mg (NO3)2 + NH4NO3+ 3Н2O

7

Кислоты взаимодействуют с основными оксидами и основаниями с образованием солей:

Mg(OН)2 + Н2SO4 MgSO4+ 2Н2O

Рекомендуется запомнить формулы кислот и солей, а также их названия, представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Названия и формулы широко используемых кислот и их солей

3Основания – химические соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием анионов гидроксильных групп. Название основания включает: слово «гидроксид», название элемента в родительном падеже, сте-

пень окисления элемента. Например, Cr(OН)3 - гидроксид хрома ( ). Основания

классифицируют:

1) по: кислотности; 2) по силе электролита. Кислотность определяется числом гидроксильных групп в молекуле основания. Однокислотные основания образуют щелочные металлы, например, гидроксид натрия NaОН. Трёхкислотное основание – гидроксид алюминия Al(ОН)3. По силе электролита различают сильные и слабые основания. Полностью диссоциируют гидроксиды металлов групп 1А и 2А (кроме бериллия и магния). Десять сильных оснований щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде и называются щелочами. Все остальные основания – слабые электролиты и малорастворимые в воде соединения.

Диссоциация сильного основания необратима и для гидроксида бария, например, её записывают так:

Ba (ОН)2 → Ba2+ + 2OH .

Диссоциацию слабого основания записывают как равновесное превращение, например, для гидроксида марганца ( ):

Mn(OH)2 ↔ MnOH+ + OH ;

MnOH+ ↔ Mn2+ + OH .