- •Введение Общие рекомендации для подготовки к лабораторным занятиям
- •Лабораторная работа №_____ Тема:________________________________________________
- •Неметалл
- •Классификация бинарных соединений
- •Классификация оксидов по составу
- •1.2.2. Трехэлементные соединения с кислородом и водородом (гидроксисоединения)
- •Классификация гидроксисоединений и их производных – солей
- •Список традиционных названий оксокислот и солей Таблица 4
- •2.Классификация веществ по типу химической связи и физическим свойствам
- •Классификация кристаллов по типу химической связи
- •5. Классификация неорганических веществ по кислотно-основным свойствам
- •5.1. По кислотно-основным свойствам неорганические соединения подразделяют:
- •Основание
- •Кислота
- •Амфотерное соединение
- •Кислота Основание Основание Кислота
- •5.2. Взаимодействие оксидов и гидроксисоединений с водой
- •5.3. Реакция нейтрализации
- •Например:
- •5.3.4. Закономерности изменения кислотно-основных свойств оксидов
- •Сравнительная характеристика свойств оксидов металлов и неметаллов
- •Генетическая связь между классами неорганических соединений
- •5.4. Гидролиз солей
- •Факторы, влияющие на гидролиз соли
- •6.Основные способы получения оксидов и гидроксидов
- •6.1. Способы получения оксидов
- •6.2. Способы получения гидроксидов
- •7. Лабораторные работы по теме:
- •7.1. Лабораторная работа № 1.
- •Задание 1.4.23 Сумма коэффициентов в молекулярном уравнении реакции
- •7.2. Лабораторная работа № 2.
- •7.3. Лабораторная работа № 3
- •7.4. Лабораторная работа № 4
- •8. Окислительно-восстановительные процессы
- •8.3. Химические свойства металлов
- •8.3.1. Ряд стандартных окислительно-восстановительных потенциалов металлов
- •8.3.2. Взаимодействие металлов с водой
- •8.3.3. Взаимодействие металлов с водными растворами щелочей
- •8.3.4. Взаимодействие металлов с растворами кислот, окисляющими
- •8.3.5. Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой
- •8.3.6. Взаимодействие металлов с азотной кислотой
- •8.4. Лабораторная работа № 5
- •9.1. Основные понятия
- •Сравнение процессов в гальванических элементах и электролиза
- •9.2. Гальванический элемент
- •I процесс (коррозия с водородной деполяризацией)
- •II процесс (коррозия с кислородной деполяризацией)
- •9.4. Электролиз
- •Электролиз растворов солей
- •Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертным анодом
- •Ряд разряжаемости катионов на катоде
- •Ряд разряжаемости анионов на аноде
- •9.5. Лабораторная работа № 6
- •Приложение
- •Константы диссоциации некоторых кислот и оснований при 25оС
- •Произведение растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25оС
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы в водных растворах при 25оС
- •Библиографический список
- •Содержание
Список традиционных названий оксокислот и солей Таблица 4
Оксокислота |
Анион |
HАsO2– метамышьяковистая |
AsO2–– метаарсенит |
H3AsO3– ортомышьяковистая |
AsO33-– ортоарсенит |
H3AsO4– мышьяковая |
AsO43–– арсенат |
HBO2– метаборная |
BO2–– метаборат |
H3BO3– ортоборная |
BO33–– ортоборат |
– |
B4O72–– тетраборат |
– |
BiO3–– висмутат |
HBrO– бромноватистая |
BrO–– гипобромит |
HBrO3– бромноватая |
BrO3–– бромат |
HBrO4– бромная |
BrO4–– пербромат |
H2CO3– угольная |
CO32–– карбонат |
HClO– хлорноватистая |
ClO–– гипохлорит |
HClO2– хлористая |
ClO2–– хлорит |
HClO3– хлорноватая |
ClO3–– хлорат |
HClO4– хлорная |
ClO4–– перхлорат |
H2CrO4– хромовая |
CrO42–– хромат |
H2Cr2O7– дихромовая |
Cr2O72–– дихромат |
– |
FeO42–– феррат |
H2GeO3– германиевая |
GeO32–– германат |
HIO– иодноватистая |
IO–– гипоиодит |
HIO3– иодноватая |
IO3–– иодат |
HIO4– метаиодная |
IO4–– метапериодат |
H5IO6– ортоиодная |
IO65–– ортопериодат |
– |
MnO42–– манганат |
HMnO4– марганцовая |
MnO42–– перманганат |
H2MoO4– молибденовая |
MoO42–– молибдат |
HNO2– азотистая |
NO2–– нитрит |
HNO3– азотная |
NO3–– нитрат |
HPO3– метафосфорная |
PO3–– метафосфат |
H3PO4– ортофосфорная |
PO43–– ортофосфат |
H4P2O7– дифосфорная |
P2O74–– дифосфат |
– |
ReO42–– ренат |
– |
ReO4–– перренат |
H2SO3– сернистая |
SO32–– сульфит |
H2SO4– серная |
SO42–– сульфат |
H2S2O7– дисерная |
S2O72–– дисульфат |
H2SnO6– политионовая |
SnO62–– политионат |
H2SeO3– селенистая |
SeO32–– селенит |
H2SeO4– селеновая |
SeO42–– селенат |
H2Se2O7– диселеновая |
Se2O72–– диселенат |
H2SiO3– метакремниевая |
SiO32–– метасиликат |
H4SiO4– ортокремниевая |
SiO44–– ортосиликат |
– |
Si2O76–– дисиликат |
HTcO4– технециевая |
TcO4–– пертехнетат |
H2TeO3– теллуристая |
TeO32–– теллурит |
H2TeO4– метателлуровая |
TeO42–– метателлурат |
H6TeO6– ортотеллуровая |
T
|
– |
VO3–– метаванадат |
– |
VO43–– ортованадат |
– |
WO42–– вольфрамат |
2.Классификация веществ по типу химической связи и физическим свойствам
Физические и химические свойства вещества определяются доминирующим типом химической связи, которая реализуется в веществе; составом структурных частиц (атомы, ионы, молекулы); видом межмолекулярных взаимодействий между ними; а также их пространственным расположением в образующейся структуре. Классификация веществ по типу химической связи и краткое описание их наиболее характерных физических свойств приведены в табл. 5.
Таблица 5
Классификация кристаллов по типу химической связи
Тип кристалла |
Структурные частицы |
Взаимодействие между структурными частицами |
Свойства |
Примеры |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Атомный |
Атомы |
Лондоновские дисперсионные силы |
Мягкость, низкая температура плавления, плохие тепло- и электропроводность |
Благородные газы – He,Ar,Kr,Xe,Rn |
Молекулярный |
Полярные или неполярные молекулы |
Вандервальсовы силы (дисперсионные, диполь-дипольные водородные связи) |
Умеренная мягкость, температура плавления от низкой до умеренно высокой, плохие тепло- и электропроводность
|
Метан CH4, сахар С12Н22О11, СО2, Н2О,… |
Ионный |
Положительно и отрицательно заряженные ионы |
Ионная химическая связь |
Твердость и хрупкость, высокая температура плавления, плохие тепло- и электропроводность в твердом состоянии, в жидком – электролиты |
Типичные соли, например NaCl,Ca(NO3)2 |
Атомный ковалентный (каркасный) |
Атомы неметаллов, связанные в каркас ковалентными связями |
Ковалентная связь |
Высокая твердость, очень высокая температура плавления, плохие тепло- и электропроводность |
Алмаз С, кварц SiO2 |
Металлический |
Атомы металлов |
Металлическая связь |
Степень твердости самая различная, температура плавления от низкой до очень высокой, высокие тепло- и электропроводность, ковкость и пластичность |
Все металлические элементы, например Cu,Fe,Al,W |
Классификация веществ по способности проводить электрический ток приведена в табл.6.
Таблица 6
Класс
Харак- теристика |
Неэлектролит |
Электролит слабый |
Электролит сильный |
Электропроводность |
Не проводит электрический ток |
Слабо проводит электрический ток |
Хорошо проводит электрический ток |
Степень диссоциации (α) |
Не диссоциирует на ионы α=0 |
Диссоциирует на ионы частично 0<α<<1 |
Практически полностью диссоциирует (распадается) на ионы α≈1 |
Тип связи между атомами |
Ковалентная прочная неполярная или мало полярная |
Ковалентная средней прочности и полярности |
Ионная или ковалентная непрочная и сильнополярная |
Примеры веществ |
- неорганические NO,I2,Cl2,CO… - органические углеводороды, эфиры, альдегиды, кетоны, углеводы… |
- слабые кислоты HNO2, H2SO3, H2CO3, RCOOH… - слабые основания, гидроксиды металлов (исключая щелочи) NH3, RNH2, R2NH, R3N |
- соли: Al2(SO4)3, FeCl3 - сильные основания гидроксиды щелочных (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH)) и щелочноземельных металлов (Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2) - сильные кислоты: HNO3, H2SO4, HClO4, HCl, HBr, HI |
Уравнение электролитической диссоциации |
Не диссоциирует |
HNO2H++NO2– |
Al2(SO4)32Al3++3SO42– HClH++Cl- |
Константа диссоциации (характеризует силу электролита: чем больше Кдис., тем сильнее электролит, и наоборот) |
|
1
|
1 |
Диссоциация воды. Водородный и гидроксильный показатели
Вода – очень слабый электролит – в незначительной степени диссоциирует, образуя ионы: H2O + H2O H3O+ + OH–,
или упрощенно: H2O H+ + OH–
Этому процессу соответствует константа диссоциации:
Kдис.=([H+]∙[OH–])/[H2O]
Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то равновесная концентрация недиссоциированных молекул воды [H2O] с достаточной точностью равна общей концентрации воды, т.е. 1000/18=55,55 моль/л. В разбавленных водных растворах концентрация воды мало изменяется, ее можно считать постоянной величиной. Тогда выражение для константы диссоциации воды можно преобразовать следующим образом:
Константа , равная произведению молярных концентраций ионовH+ и OH- , представляет собой постоянную при данной температуре величину и называется ионным произведением воды.
В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы и при 25оС составляют
Растворы, в которых молярные концентрации [H+] и [OH–] равны, называют нейтральными. Значения водородного (pH=-lg[H+]) и гидроксильного (pOH=-lg[OH-]) показателей в нейтральных растворах совпадают: при 25оС pH=pOH=7. Растворы, в которых молярные концентрации [H+]<[OH–], называются основными (щелочными); водородный показатель в них больше 7 (рН>7). Растворы, в которых молярные концентрации [H+]>[OH–], называются кислотными, водородный показатель в них меньше 7 (рН<7). Для растворов выполняется равенство: ; при 25оС:
Соотношение значений рН и значений [H+] и [OH–] приведено ниже:
[H+], моль/дм-3 |
1 |
10-1 |
10-2 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
10-7 |
10-8 |
10-9 |
10-10 |
10-11 |
10-12 |
10-13 |
10-14 |
[OH–], моль/дм-3 |
10-14 |
10-13 |
10-12 |
10-11 |
10-10 |
10-9 |
10-8 |
10-7 |
10-6 |
10-5 |
10-4 |
10-3 |
10-2 |
10-1 |
1 |
рН=–lg[H+]
среда |
0 1 2 |
3 4 5 6 7 |
8 9 10 11 12 |
13 14 | |||||||||||
←——————→ ←—————–→ ↑ ←——→ ←–————————→ Сильно Слабо Слабо Сильно кислотная кислотная Нейтральная щелочная щелочная |
Кислотность раствора в лаборатории определяют по окраске рН-индикаторов.
рН Индикатор |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Метиловый оранжевый |
Красный |
Изме- нение |
Желтый | ||||||||
Метиловый красный |
Красный |
Изме- нение |
Желтый | ||||||||
Лакмус |
Красный |
Изме- нение |
Голубой | ||||||||
Фенолфталеин |
Бесцветный |
Изме- нение |
Красный | ||||||||
Универсальный |
Красный |
Оранжевый. |
Желтый |
Зеленый |
Голубой. |
Фиолетовый |
Рис. 2. Изменение значений рН и окраски некоторых индикаторов