3.5 Связь между классами неорганических соединений

Между простыми веществами, оксидами, кислотами, основания­ми и солями существует генетическая связь, а именно – возмож­ность их взаимного перехода. Так, например, простое вещество ме­талл кальций в результате соединения его с кислородом превраща­ется в оксид кальция. Оксид кальция при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция, а последний при взаимодействии с кисло­той превращается в соль. Эти превращения можно представить схемой

Са → СаО → Са(ОН)₂ → CaSО₄.

К тому же продукту можно прийти исходя из неметалла, напри­мер серы:

S → SО₃ → H₂SO₄ → CaSО₄.

Итак, различными путями получена одна и та же соль.

Возможен и обратный переход – от соли к другим классам не­органических соединений и простым веществам. Например, от суль­фата меди путем его взаимодействия со щелочью можно перейти к гидроксиду меди (II), от него с помощью прокаливания – к оксиду меди (II), а из последнего посредством восстановления водородом при нагревании получить простое вещество медь:

CuSО₄ → Cu(OH)₂ → CuO → Сu.

Подобная связь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической. Однако следует иметь в виду, что часто получение веществ осуществляется не прямым, а косвенным путем. Например, гидроксид меди (II) нельзя получить реакцией вза­имодействия оксида меди (II) с водой, так как в этом случае взаимо­действие отсутствует. Тогда применяют косвенный путь: на оксид меди (II) действуют кислотой, получают соль, а из соли действием раствора щелочи получают гидроксид меди (II).

Генетическую связь между классами неорганических соедине­ний можно выразить схемой

Металл → Основной оксид → Основание

↓

Соль



Неметалл → Кислотный оксид → Кислота

Студент, изучивший данную тему, должен уметь:

– определять принадлежность вещества к тому или иному классу, мотивируя свой ответ;

– по названию составлять формулы химических соединений;

– по формуле определять название химического соединения;

– составлять реакции химических превращений согласно приведенным цепочкам, давать им пояснения;

– составлять генетические ряды для различных элементов в разной степени окисления.

Примеры решения задач

Задача 1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

CuSO₄ → Сu → СuО → CuCl₂ → Cu(OH)₂ → Cu(OH)NO₃ → Cu(NO₃)₂.

Решение

1 Медь можно получить из соли меди (II) по реакции замещения:

CuSО₄ + Fe = FeSО₄ + Сu.

2 Оксид меди (II) получим, сжигая медь в кислороде:

2Сu + O₂ = 2СuО.

3 Оксид меди (II) растворяется в соляной кислоте, образуя хло­рид меди (II):

СuО + 2HCI = СuСl + Н₂O.

4 Гидроксид меди (II) можно получить, добавив к раствору хло­рида меди (II) раствор щелочи:

CuCl₂ + 2КOН = Cu(OH)₂ + 2KCI.

5 Основная соль – гидроксонитрат меди (II) – получится при обработке гидроксида меди (II) азотной кислотой, взятой в количес­тве, достаточном для замещения одной гидроксогруппы, т.е. 1 моль НNО₃ на 1 моль Сu(ОН)₂:

Cu(OH)₂ + HNO₃ = Cu(OH)NO₃ + Н₂O.

6 При действии избытка азотной кислоты на гидроксонитрат меди (II) получается нитрат меди (II):

Cu(OH)NO₃ + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O.

Задача 2. Приведите примеры образования соли:

1) из двух простых веществ;

2) из двух сложных веществ;

3) из простого и сложного вещества.

Решение

1) Железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):

Fe + S = FeS.

2) Соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов реакции выпадает в осадок:

АgNО₃ + NаСl = АgСl↓ + NаNО₃ .

3) Соли образуются при растворении металлов в кислотах:

Zn + Н₂SО₄ = ZnSО₄ + Н₂↑.

Задача 3. Приведите примеры реакций образования основа­ния:

1) из двух простых веществ;

2) из двух сложных веществ;

3) из простого и сложного вещества.

Решение

1) Из двух простых веществ можно получить един­ственное основание – аммиак:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃.

Реакция протекает при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.

2) Два сложных вещества, образующих основание, – это, на­пример, оксид щелочного металла и вода:

К₂О + Н₂О = 2КОН.

3) Щелочные и щелочноземельные металлы активно реагиру­ют с водой, образуя щелочь и водород:

Ва + 2Н₂О = Ва(ОН)₂ + Н₂↑.

Вопросы и упражнения для самопроверки

1 Охарактеризуйте основные классы неорганических соединений.

2 Охарактеризуйте химические свойства основных, кислотных, амфотерных оксидов.

3 Какие из перечисленных ниже оксидов способны взаимодейст­вовать с кислотами: Сr₂О₃, ZnO, N₂O, СаО, P₂O₅, СO₂, SiO₂ MgO, Fe₂О₃, Аl₂O₃? Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействия с соляной кислотой.

4 Составьте уравнения реакций взаимодействия с водой следую­щих оксидов: Р₂O₅, Na₂O, SO₃, N₂O₅, CaO, CrO₃. К какому классу соедине­ний относятся полученные вещества?

5 Какие из перечисленных ниже оксидов взаимодействуют со ще­лочами: СrО₃, ZnO, Р₂О₅, SiO₂, NiО, SO₃, ВаО, ВеО? Составьте соответст­вующие уравнения реакций их взаимодействия с гидроксидом калия.

6 Какие соли называют средними, кислыми, основными? Какие из перечисленных солей относятся к средним, кислым, основным: Na₂HPO₄, А1(ОH)₂С1, СаНРО₄, (ZnOH)₂SO₄, Fe₂(SO₄)₃, (CuOH)₂CO₃, Na₂CO₃, , ZnOHCl, KH₂PO₄? Назовите эти соли.

7 Какими способами можно получить оксиды, кислоты, основа­ния и соли?

8 Составьте уравнения реакций между соответствующими кисло­тами и основаниями, приводящих к образованию следующих солей: Na₂S, K₂HSO₄, Na₂HPO₄, Fe₂(SO₄)₃, MgOHCl, MgCl₂, CuSO₄.

9 Запишите формулы следующих соединений: дигидрофосфат натрия, гидрокарбонат кальция, нитратдигидроксоалюмимия, хлорид дигидроксожелеза (III), оксид фосфора (V), оксид хрома (III), перманганат калия, сульфид меди (I), оксид железа (III).