на, так как при ошибочном использовании ее вместо соляной кислоты возможен взрыв.
13.При использовании водорода всегда следует предварительно проверять его на чистоту по общепринятой методике.
14.При проведении реакций восстановления с помощью алюминия, водорода, при работе с концентрированными кислотами или щелочами всегда необходимо использовать защитные очки или маску.
15.Некоторые вещества, такие как ртуть и свинец, поступая в организм в небольших количествах, могут накапливаться в тканях и вызывать отравление. Разлитую ртуть следует тщательно собрать с помощью кисточки из тонких медных проволок или пластинки из оцинкованного железа. Для удаления мельчайших капелек ртути из щелей пола или стола их заливают раствором хлорида железа (III) или подкисленным раствором перманганата калия, оставляя эти растворы до высыхания. Ртуть хранят в толстостенных склянках с пробками. Сверху на слой ртути наливают небольшое количество воды, чтобы предотвратить попадание ее паров в воздух.
16.При использовании любых реактивов всегда следует проверять их название, сверять его с этикеткой, наклеенной на склянке.
5
Все вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества состоят из атомов только одного вида и подразделяются на металлы и неметаллы. Металлы на внешнем энергетическом уровне имеют мало электронов (от одного до трех), для них характерна металлическая связь, в периодической таблице они расположены в первой-третьей группах (главная подгруппа) и в побочных подгруппах (так называемые переходные металлы). Исключениями из этого правила являются : бор (В) – он находится в третьей группе, но проявляет неметаллические свойства; олово (Sn), свинец (Pb) и висмут (Bi), расположенные
вчетвертой (Sn и Pb) и пятой (Bi) группах, но проявляющие металлические свойства. Неметаллы имеют на внешнем энергетическом уровне четыре и более электронов и способны образовывать ковалентные связи. В периодической таблице неметаллы занимают от четвертой до восьмой группы (главная подгруппа). Элементы, находящиеся на границе между металлами и неметаллами, способны образовывать соединения с амфотерными, то есть двойственными, свойствами.
Сложные вещества состоят из двух и более видов различных атомов и делятся на оксиды, кислоты, основания и соли.
Оксиды – это бинарные (то есть состоящие из атомов двух видов) соединения элемента с кислородом, в которых степень окисления кислорода равна – 2.
По химическим свойствам они подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие. Несолеобразующие оксиды не могут вступать в реакции кислотно-основного взаимодействия, не могут, как это следует из их названия, образовывать соли, а вступают только
вреакции окисления – восстановления. Это такие оксиды, как СО, NO и некоторые другие.
Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы типичными металлами, степень окисления элемента в таких оксидах обычно равна +1 или +2, таким оксидам соответствуют основания. Примером основных оксидов служат Na2O, MgO, FeO, Ag2O, NiO и другие. Кислотные оксиды образованы, во-первых, типичными неметаллами (СО2, SiO2, SO3, Cl2O7 и др.) и, во-вторых, переходными металлами в высокой степени окисления (+5, +6, +7). Примером таких оксидов являются Mn2O7, CrO3, V2O5 и др. Этим оксидам соответствуют кислоты. Оксиды, занимающие промежуточное положение между основными и ки-
6
слотными, способные реагировать как с кислотами, так и со щелочами, называют амфотерными. Элементы, образующие амфотерные оксиды, как правило, проявляют степень окисления +3 и +4 (это окси-
ды Al2O3, Fe2O3, SnO2, PbO2,Cr2O3, MnO2). Кроме того, к амфотерным оксидам относятся оксиды BeO, ZnO, SnO, PbO, в которых элементы имеют степень окисления +2. Всем этим оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, которые в зависимости от условий могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.
Оксиды получают:
1) при окислении простых веществ: 2Mg + O2 = 2MgO;
S + O2 = SO2;
C + O2 = CO2; 2) при окислении сложных веществ:
4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2; CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O;
3) при разложении сложных веществ: H2SO3 = H2O + SO2; CaCO3 = CaO + CO2; Cu(OH)2 = CuO + H2O.
Основные оксиды взаимодействуют с водой только в том случае, если при этом получается растворимое основание (щелочь). Это оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:
K2O + H2O = 2KOH;
BaO + H2O = Ba(OH)2.
Если основному оксиду соответствует нерастворимое основание, такой оксид в воде не растворяется и с ней не взаимодействует.
Все основные оксидыреагируют скислотами с образованиемсоли: Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + H2O;
FeO + 2HCl = FeCl2 = H2O.
Основные оксиды реагируют также с кислотными оксидами: K2O + CO2 = K2CO3;
CaO + N2O5 = Ca(NO3)2.
Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислоты: SO2 + H2O = H2SO3;
CrO3 + H2O = H2CrO4.
Только один из кислотных оксидов – оксид кремния SiO2 не реагирует с водой, так как соответствующая ему кремниевая кислота не растворима в воде. Кислотные оксиды ещё называют ангидридами.
7
Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием солей: SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O;
P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O.
Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием солей:
SiO2 + Na2O = Na2SiO3;
V2O5 + CaO = Ca(VO3)2.
Амфотерные оксиды с водой не реагируют, но реагируют с кислотами, подобно основным оксидам:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O;
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O.
С основаниями амфотерные оксиды реагируют, подобно кислотным, то есть входят в состав кислотного остатка:
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O (при сплавлении); ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (в растворе щелочи).
Гидроксиды – это сложные соединения, состоящие из оксида и воды. Гидроксиды обычно рассматривают как продукты взаимодействия оксидов с водой независимо от того, наблюдается это взаимодействие в действительности или гидроксид может быть получен только косвенным путем. Оксиды металлов, взаимодействуя с водой, дают основные гидроксиды, или основания. Оксиды неметаллов, соединяясь с водой, образуют кислотные гидроксиды, или кислоты.
Гидроксиды металлов, которые могут проявлять как основные, так и кислотные свойства, называютсяамфотерными гидроксидами.
Основания – это сложные соединения, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп. Например, Ni(OH)2, Cu(OH)2, Mg(OH)2, AgOH и другие. Растворимые в воде основания называют щелочами: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.
Основания получают при взаимодействии:
1)щелочных и щелочно-земельных металлов с водой: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2;
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2;
2)при взаимодействии оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
K2O + H2O = 2KOH;
BaO + H2O = Ba(OH)2.
Нерастворимые основания получают при реакции солей со щелочами:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4;
8
FeCl2 + 2KOH = Fe(OH)2 + 2KCl.
Основания взаимодействуют с кислотными оксидами, кислотами и солями:
Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O;
Fe(OH)2 + H2CO3 = FeCO3 + 2H2O;
2KOH + CuCl2 = Cu(OH)2 + 2KCl.
Амфотерные гидроксиды способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами, но в воде не растворяются:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O; Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] (в растворе);
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O (при сплавлении).
Кислоты – это сложные соединения, состоящие из одного или нескольких атомов водорода, способных замещаться металлом, и аниона кислотного остатка.
Все кислоты подразделяются:
1)по содержанию кислорода – на кислородсодержащие (H2SO4, HNO3, H3PO4) и бескислородные (HCl, H2S, HCN);
2)по числу атомов водорода – на одноосновные (HCl, HNO3), двухосновные (H2CO3, H2SO4, H2S) и трехосновные (многоосновные)
(H3PO4, H3AsO4);
3)по степени диссоциации – на сильные электролиты (HCl, H2SO4, HNO3, HI, HBr) и слабые электролиты (H2CO3, H2S и др.);
4)по окислительной способности – на кислоты сильные окислители (HNO3, H2SO4, H2CrO4, HMnO4) и кислоты, не проявляющие окислительных свойств.
В табл. 1 приводятся названия и формулы важнейших кислот и соответствующих им солей.
Кислоты в лаборатории можно получить:
1)при растворении кислотных оксидов в воде:
N2O5 + H2O = 2HNO3;
CrO3 + H2O = H2CrO4;
2) при взаимодействии солей с сильными кислотами: Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl;
Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2 + 2HNO3.
Кислоты взаимодействуют с металлами, основаниями, основными и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и солями:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ;
Cu + 4HNO3(концентр.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O;
9