4НМп04 = 4Мп02 4- 302| + 2Н20, ЗК2Мп04 + 2Н20 = Мп02! 4- 2КМп04 4- 4КОН, СаН2 4- 2Н20 = Са(ОН)2 4- 2Н2|, ЗЫ2Н5С1 4- НС1 = 41ЧН4С1 + И2|,
0ЧН4)28О4 + Са(1Ч02)2 = 2Ы2Т 4- Са804| 4- 4Н20.
9.11.Определите, могут ли существовать одновременно в вод ном растворе вещества:
а) азотная кислота (конц.) и сероводород, б) пероксид водорода и иодоводород, в) бромат калия и бромоводород,
г) дихромат калия, серная кислота и нитрат калия, д) перманганат калия и сульфат калия, е) серная кислота (разб.) и хлороводород, ж) иодид калия и хлор.
9.12.Составьте уравнения электролиза расплавов: а) М§С12,
ЫОН, СаВг2, Ва(ОН)2, ЫаР и ЫН, б) смеси КР и КС1.
9.13.Проводится электролиз воды в присутствии: а) ИаСЮ4, КЖ )3, б) НСЮ4, НЖ)3, в) ИаОН, ЫОН. Составьте уравнения электрохимических реакций.
9.14.Можно ли для случая (а) (см. упражнение 9.13) исполь
зовать К3Р0 4 или КВг, для случая (б)-Н 3Р0 4 или НР, для случая
(в)-РЬ(ОН)2 или Сг(ОН)3? Дайте мотивированный ответ.
9.15. Составьте уравнения электролиза водных растворов: а) М§12, ВаС12 и КР, б) смеси ИаОН и ЫаС1.
Б. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
10. ВАЖНЕЙШИЕ ТИПЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Классификация неорганичёскйх веществ. Простые и сложные вещества.
- Простые вещества-металлы, неметаллы, вещества с амфотерными свойствами, благородные газы.
Сложные вещества-гидроксиды, соли, оксиды и бинарные соеди нения.
Гидроксиды. Группы гидроксидов-кислотные (кислоты) и ос новные (основания). Номенклатура кислот и оснований. Химические свойства кислот и оснований. Реакции нейтрализации {солеобразования).
Соли. Группы солей-средние, кислые, основные, двойные, сме шанные. Номенклатура солей и их химические свойства.
Оксиды. Группы оксидов-кислотные и основные. Номенкла тура и химические свойства. ^
Амфотерные гидроксиды и оксиды. Номенклатура и химические свойства.
Бинарные соединения. Несолеобразующие и солеобразные оксиды. Бескислородные кислоты и соли. Другие бинарные со
единения.
Способы получения важнейших типов веществ.
Классификация неорганических веществ прошла долгий путь развития и складывалась постепенно, начиная с первых опытов алхимиков вплоть до наших дней, когда ученые-хи мики получили в свое распоряжение совершенные физические приборы для исследования состава, строения и взаимодей ствия веществ.
Химические элементы делятся в первом приближении на элементы с металлическими и неметаллическими свойст вами. 'Однако многие элементы в соответствии с Перио дическим законом проявляют одновременно в той или иной мере свойства металлов и неметаллов. Такие элементы называют амфотерными.
В силу большого своеобразия химических свойств выде ляют отдельно благородные газы - элементы УША-группы Периодической системы. Исследования последних лет позво ляют, тем не менее, причислить некоторые из них (Кг, Хе, Кп) к неметаллам.
Соответственно подразделению элементов классифици
91
руют простые (одноэлементные) вещества-формы сущест вования химических элементов в свободном виде.
Классификация *сложных (двухили : многоэлементных) веществ по составу основана на наличии в соединении самого распространенного в природе элемента-кислорода
и на самом распространенном соединении кислорода-воде
н2о.
Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме Не, № и Аг. Из них соединение ОР2-это дифторид кислорода, остальные соединения (общая формула 3*0^)- это оксиды, поскольку кислород-второй по электроотри цательности элемент (после фтора). Оксиды-пер вый тип сложных веществ.
При соединении оксидов с водой (чаще формально, реже реально) получаются гидроксиды. По химическим свойствам различают кислотные НхЭОу, основные и амфотерные
М(ОН)л гидроксиды, соответствующие кислотным, основ? ным и амфотерным оксидам. Гидроксиды-второй тип сложных веществ.
Разные типы гидроксидов реагируют Между собой и об разуют соли, имеющие общую формулу Мл(ЭОД и состоя щие из катионов Мл* и анионов (кислотных остатков) 3 0 * “ . Такие соли называются средними солями, а если, они содер жат два химически разных катиона или кислотных остатка- двойными и смешанными солями. При наличии водорода
в' |
составе кислотного остатка соли называются |
кислыми, |
а |
при наличии в составе солей гидроксогрупп |
ОНили |
атомов кислорода О2~-основными солями. Соли-это тре тий тип сложных веществ.
Обширным типом сложных веществ являются бинарные соединения - неорганические сложные вещества, которые не относятся к оксидам, гидроксидам и солям. К ним при надлежат все двухэлементные соединения, в том числе и сое динения кислорода, не являющиеся оксидами по химическим свойствам, а также многоэлементные соединения, которые включают или более одного катиона (аниона) или сложный катион (анион). Бинарные соединения-это четвертый тип сложных веществ.
Рассмотрим подробнее состав, номенклатуру, химические свойства и способы получения важнейших типов неорга нических сложных веществ. .
Гидроксиды. Кислотные и основные гидроксиды.
Гидроксиды образованы атомами некоторого элемента Э”+ (кроме фтора и кислорода) и гидроксогруппами ОН“ .
92
Общая формула гидроксидов (за некоторым исключением) Э(ОН)л, где п = 1 -г-6. Форма гидроксидов с и > 2 , содержа-^ щая больше атомов кислорода и водорода называется орто формой, а содержащая меньше атомов кислорода и водоро да ^-мета-формой (другими словами, формулы орто- и л*етя-гидроксидов, различаются по «содержанию» Н20):
орто-форма |
Э(ОН)3 |
Э(ОН)4 |
ЭО(ОН)3 |
Э(ОН)6 |
мета-формъ. |
ЭО(ОН) |
ЭО(ОН)2 |
Э 02(0Н) |
Э02(0Н)2 |
|
\ ' |
' |
1 |
|
Гидроксиды делятся на две группы: кислотные и основ |
||||
ные гидроксиды. |
|
|
|
|
Кислотные |
гидроксиды |
{кислородсодержащие |
кислоты) |
|
всегда содержат атомы водорода, способные замещаться на атомы металла в соответствии со стехиометрической ва лентностью.
Большинство типично кислотных гидроксидов находится в мета-форме. При записи формул кислотных гвдроксидов атомы водорода ставят на первое место, учитывая их элек- . тролитическую диссоциацию в воде (см. разд. 8), например,
Н28 0 4, НЖ>3, Н3Р 0 4 и Н 2С 0 3, а не 8 0 2(0Н)2, К 0 2(0Н), |
|
РО(ОН)3 и СО(ОН)2. |
" |
В табл. 10.1 приведены названия распространенных кис лотных гидроксидов, состоящие из собственного названияприлагательного и группового термина «кислота», и назва ния соответствующих кислотных остатков (прочерк озна чает, что гидроксид не известен).
Эти названия необходимо выучить. Названия кислотных остатков используются в названиях солей. Обратите внима ние на гидрат 8О2 лН20 , его часто (и неверно) называют сернистой кислотой Н28 0 3, хотя вещество состава Н28 0 3 не существует.*
Основные гидроксиды {основания) содержат гидроксогруппы ОН“, способные замещаться на кислотные остатки. Все основные гидроксиды находятся в орто-форме, они образо
ваны катионами .металлов М"+ |
(п = 1 и 2, реже 3 и 4). |
Их названия: |
|
ЫОН-гидроксид лития |
Си(ОН)2-гидроксид меди(Н) |
Ва(ОН)2-гидроксид бария |
Ьа(ОН)3-гидроксид лантана(Ш) |
Распространенные сильнооснодные гидроксиды (щелочи) имеют также тривиальные, названия, которые широко ис пользуются в лабораторной практике:
ЫаОН-едкий натр |
Са(ОН)2-гашеная известь |
КОН-едкое кали |
Ва(ОН)2-едкий барит |
93
Таблица 10.1. Распространенные кислородсодержащие кислоты и кислотные остатки
|
1 |
- > , |
Кислота |
Кислотный остаток |
|
Н2СОэугольная |
СОз ~ - карбонат |
|
НСЮхлорноватистая |
НСО^ -гидрокарбонат |
|
СЮ“ - гипохлорит |
||
НСЮ2- хлористая |
СЮ^хлорит |
|
НСЮ3- хлорноватая |
' СЮ^ - хлорат |
|
НСЮ4- хлорная |
СЮГ - перхлорат |
|
Н2СЮ4- хромовая |
' СгО]“ -хромат |
|
Н2Сг07- дихромовая |
Сг20? “ - дихромат |
|
НМп04- марганцовая |
МпОГ - перманганат |
|
НЖ)2- азотистая |
Мпо! “ - манганат |
|
N02 -нитрит |
|
|
НИОз-азотная |
. Ж)з -нитрат |
|
НР03- метафосфорная |
РСК -метафосфат |
|
Н3РО4- ортофосфорная |
РО4~ - ортофосфат |
|
|
НРО|" - гидроортофосфат |
|
Н4Р20 7- дифосфорная |
Н2Р04 - дигидроортофосфат |
|
Р40 7“ —дифосфат |
||
2*лН20 - полигидрат диок- |
8С>з~-сульфит |
|
сида серы |
Н80^ -гидросульфит |
|
Н2804-серная |
8 0 2 '- сульфат |
|
Н28?0 7 - дисерная |
Н8О4 - гидросульфат |
|
820 7^ - дисульфат |
|
|
Н28Ю3метакремниевая |
8Ю| -метасиликат |
|
Н48Ю4- ортокремниевая |
8Ю*” - ортосиликат |
|
Важнейшее химическое свойство основных ,и кислотных гидроксидов-взаимодействие их ^ежду собой с образо ванием солей (реакция нейтрализации, или солеобразования):
а) Са(ОН)2 4- Н2804 = Са804| 4- 2НгО,
б) Са(ОН)2 4- 2Н2804 = Са(Н804)2 + 2Н26,
в) 2Са(ОН)2 4- Н2804 = Са2804(0Н)2| + 2НгО.
Соли. В состав солей входят катионы М"+ и кислотные остатки. Если кислотный остаток не содержит водорода, соли называются средними.
Названия средних солей:
Са804сульфат кальция |
, Ва3(Р04)2-ортофосфат бария |
РЪ(Ж>3)2-нитрат свинца(Н) |
КСЮ3-хлорат калия |
Для многих средних |
солей в лабораторной практике |
94