тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

Тема 6. Основні класи неорганічних сполук (оксиди, кислоти)

Перевірте свої знання

Виконайте тест 11. На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися словниками, підручниками, посібниками, довідниками тощо.

		тест 11 (вступний)
1.	Визначте хімічний характер карбон (IV) оксиду :
	А кислотний		В основний
	Б амфотерний		Г несолетворний
2.	Формула вищого оксиду, утвореного хімічним елементом №20
	А R2O		В R2O3
	Б RO		Г R2O5
3.	Позначте хімічну формулу нітратної кислоти:		В N2O5
	А HNO2
	Б HNO3		Г H2S
4.	Установіть відповідність між хімічними формулами та назвами неорганічних сполук:
	А FeO		1	сульфатна кислота
	Б Fe2O3		2	сульфітна кислота
	В H2SO4		3	ферум (III) оксид
	Г H2SO3		4	ферум (II) оксид
5.	Допишіть рівняння реакцій, укажіть коефіцієнти та розташуйте рівняння в порядку зростання
суми коефіцієнтів.			В C + O2 →
	А Li + O2	→
	БAl + O2	→	Г Mg + O2 →

6. Визначте масу нітратної кислоти, яка необхідна для взаємодії з купрум (ІІ) оксидом масою 320 г.

теоретична частина

Основні класи неорганічних сполук

ОКСиДи. Оксиди — це складні речовини, що складаються з атомів двох хімічних елементів, один з яких Оксиген.

Символ елемента Оксигену завжди записують на другому місці.

Назви оксидів складаються з двох слів: перше — назва хімічного елемента, який утворює оксид, у називному відмінку, а друге — слово «оксид». Якщо елемент виявляє постійну валентність, то в назві оксиду його валентність не вказують:

Na2O — натрій оксид; MgО — магній оксид; Al2O3 — алюміній оксид.

42

www.e-ranok.com.ua

тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

Якщо елемент може виявляти різні валентності й утворювати кілька оксидів, то в назві оксиду після назви елемента вказують значення його валентності римською цифрою в дужках:

CO — карбон(II) оксид;

CO2 — карбон(IV) оксид;

SO2 — сульфур(IV) оксид;

SO3 — сульфур(VI) оксид.

Назви оксидів неметалічних елементів іноді записують без зазначення валентності, а тільки вказуючи число атомів Оксигену в молекулі грецькими числівниками (моно, ді, три тощо). Наприклад, NO — нітроген монооксид, CO2 — карбон діоксид, SO3 — сульфур триоксид. Іноді співвідношення атомів не є цілими числами, у цьому разі ще використовують префікс «гемі», що означає «половина». Так, N2O — нітроген геміоксид (у цьому разі мається на увазі, що на один атом Нітрогену припадає половина атома Оксигену), N2O5 — нітроген геміпентаоксид (на один атом Нітрогену припадає «половина від п’яти», тобто два з половиною атоми Оксигену).

Серед оксидів трапляються речовини і молекулярної, і немолекулярної будови. Структура оксидів обумовлює і їхні фізичні властивості. У більшості випадків оксиди неметалічних елементів мають молекулярну будову, а оксиди металічних елементів — немолекулярну будову.

Оксиди металічних елементів мають немолекулярну будову. Це тверді речовини з високою температурою плавлення й кипіння. У більшості випадків вони не розчиняються у воді. Крім оксидів активних металічних елементів (лужних та лужноземельних металів), які активно реагують з водою.

Оксиди, яким відповідають кислоти, називають кислотними оксидами.

Більшість кислотних оксидів — це оксиди неметалічних елементів. Але кислотні оксиди здатні утворювати й металічні елементи, якщо ці елементи можуть виявляти дуже високі валентності, вищі, аніж 4. Так, до кислотних оксидів належать CrО3, Mn2O7, SO2, CO2, P2O5.

Оксиди, яким відповідають основи, називають основними оксидами.

До основних оксидів належать оксиди металічних елементів. Це, як правило, оксиди одно-, дво- і тривалентних металів. Na2O, CaO, MgO…

Амфотерні оксиди – це оксиди які виявляють властивості кислотних та основних оксидів:ZnO,

Al2O3, Cr2O3, Fe2O3…

Кислотні ,основні та амфотерні оксиди утворюють групу солетворних оксидів.

Відомі оксиди, яким не відповідає ані кислота, ані основа, їх називають несолетворними.

До них належать карбон(ІІ) оксид CO, нітроген(ІІ) оксид NO, нітроген(I) оксид N2O та деякі інші. Вони являють собою гази, малорозчинні у воді, і не вступають із нею в хімічні реакції. Усі інші оксиди (кислотні й основні) називають солетворними.

Добування оксидів

Найбільш простий спосіб добування оксидів — це взаємодія простих речовин з киснем:

S + O2 → SO2 ;

2Mg + O2 →2MgO.

Майже всі прості речовини взаємодіють із киснем. Багато з них взаємодіють досить бурхливо, з виділенням великої кількості теплоти й світла, тобто горять.

2Cu + O2 t→2CuO;

4Fe +3O2 t→2Fe2O3 ;

2Hg + O2 t→2HgO.

Деякі прості речовини взагалі не реагують із киснем. Серед металів — це платина й золото, а серед неметалів — інертні гази (неон, аргон тощо) і галогени (хлор, бром, йод).

43

www.e-ranok.com.ua

тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

Велика кількість складних речовин також здатні горіти в кисні. Під час горіння складної речовини утворюються оксиди всіх елементів, з яких складається ця речовина. Наприклад, унаслідок горіння метану CH4 утворюються два оксиди: карбон(IV) оксид та гідроген оксид:

CH4 +2O2 → CO2 +2H2O.

Для промисловості велике значення мають реакції згорання сульфідів металів, тому що під час цих реакцій утворюються два цінних оксиди — сульфур(IV) оксид та оксиди металічних елементів. Останні використовують для добування чистих металів:

4FeS +7O2 →2Fe2O3 +4SO2 .

З киснем також можуть взаємодіяти деякі оксиди.

P2O3 + O2 → P2O5 .

Оксиди можна добувати також розкладанням (дегідратацією) гідратів оксидів: гідратів кислотних оксидів (кислот) та гідратів основних оксидів (гідроксидів):

Mg(OH)2 →t MgO + H2O,

H2SO4 t→SO3 + H2O .

Оксиди також утворюються при розкладанні деяких солей оксигеновмісних кислот. При прожарюванні багатьох таких солей утворюються два оксиди: основний і кислотний (ангідрид кислоти, залишок якої утворює сіль).

CaCO3 t→CaO + CO2 ;

ZnSO3 t→ZnO + SO2 .

Розкладанню при прожарюванні не піддаються солі Натрію та Калію. При нагріванні вони починають плавитися, а якщо й розкладаються, то за іншим принципом. Деякі із цих реакцій використовують у лабораторії для добування кисню:

2NaNO3 t→2NaNO2 + O2 ;

2KClO3 t→2KCl +3O2 ;

2KMnO4 t→K2MnO4 + MnO2 + O2 .

хімічні властивості оксидів

Основні	Амфотерні	Кислотні
Взаємодіють із кислотами з утворенням солі	Взаємодіють із кислотами та осно-	Взаємодіють із основами з утво-
та води:	вами з утворенням солі й води:	ренням солі та води:
CaO +2HCl →CaCl2 + H2O	ZnO +2HCl → ZnCl2 + H2O;	SO3 + Ca(OH)2 → CaSO4 + H2O
	ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O
Оксиди лужних та лужноземельних елементів	З водою не реагують	Взаємодіють із водою з утворен-
взаємодіють із водою з утворенням лугів:		ням кислот (за винятком силіцій
CaO + H2O → Ca(OH)2 .		оксиду):
Інші з водою не взаємодіють:		SO3 + H2O →H2SO4 ;
		SiO2 +H2O ≠
CuO +H2O ≠
Взаємодіють із кислотними оксидами з утво-	Взаємодіють із кислотними та осно-	Взаємодіють із основними окси-
ренням солі:	вними оксидами й один з одним:	дами з утворенням солі:
CaO + CO2 → CaCO3	ZnO + CO2 → ZnCO3 ;	CaO + SO3 →CaSO4
	ZnO + CaO → CaZnO2 ;
	ZnO + Al2O3 → Zn(AlO2 )2
44

www.e-ranok.com.ua

тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

КиСлОТи.

Поняття про кислоти, їхній склад та назви

Кислоти — це складні речовини, які складаються з атомів Гідрогену, що можуть заміщатися атомами металічних елементів, та кислотних залишків.

Згідно із теорією кислот та основ Арреніуса, кислотам можна дати інше визначення, а саме: кисло ти — це складні речовини, які у водних розчинах піддаються електролітичній дисоціації з утворенням йонів Гідрогену.

Найважливіші кислоти

Назва	формула	Традиційна назва
Боратна	H3BO3	борна
Бромідна	HBr	бромоводнева
Дихроматна	H2Cr2O7	дихромова
Етанова	CH3COOH	оцтова
Йодидна	HI	йодоводнева
Карбонатна	H2CO3	вугільна
Нітратна	HNO3	азотна
Нітритна	HNO2	азотиста
Перманга-	HMnО4	марганцева
натна
Перхлоратна	HClО4	хлорна
Силікатна	H2SiО3	кремнієва
Сульфатна	H2SO4	сірчана
Сульфітна	H2SO3	сірчиста
Сульфідна	H2S	сірководнева
Ортофос-	H3PO4	фосфорна, ортофосфорна
фатна
Фторидна	HF	фтороводнева, плавикова
Хлоридна	HCl	хлороводнева, соляна
Ціанідна	HCN	синильна

Кислотний за-	Назва
лишок і його	кислотного
валентність	залишку

	III	борат
	BO3	бромід
	I
	Br	дихромат
	II
	Cr2O7	ацетат
	I
	CH3COO	йодид
	I
	I	карбонат
	II
	CO3
	I	нітрат
	NO3
	I	нітрит
	NO2
		перманга-
	I
	MnO4	нат
	I	перхлорат
	ClO4
	II	силікат
	SiO3
	II	сульфат
	SO4
	II	сульфіт
	SO3
		сульфід
	II
	S	фосфат
	III
	PO4	фторид
	I
	F
	I	хлорид
	Cl
	I	ціанід
	CN

Класифікація кислот

За різними ознаками кислоти поділяють на різні групи. За вмістом атомів Оксигену кислоти поділя-

ють на оксигеновмісні та безоксигенові.

До оксигеновмісних кислот належать сульфатна H2SO4, нітратна HNO3 та ін. Оксигеновмісні кислоти є гідратами кислотних оксидів, тобто продуктами приєднання молекули води до молекули оксиду неметалічного елемента.

45

www.e-ranok.com.ua

тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

До безоксигенових кислот належать розчини деяких газів у воді. Наприклад, хлоридна кислота — це розчин газуватого хлороводню HCl у воді, фторидна — розчин фтороводню HF, сульфідна — розчин сірководню H2S тощо.

За числом атомів Гідрогену, здатних заміщатися на атоми металічного елемента (за основністю кис лоти), кислоти поділяють на одноосновні (HCl, HNO3), двохосновні (H2S, H2SO4), трьохосновні (H3PO4) тощо.

За силою кислот, тобто за здатністю дисоціюватися на йони, кислоти поділяють на сильні, кислоти середньої сили та слабкі. До сильних кислот відносять кислоти, які в розчині з концентрацією 0,1 моль/л дисоціюють більш ніж на 30% (сульфатна, нітратна, хлоридна тощо). Слабкі кислоти в розчинах з такою ж концентрацією дисоціюють менше ніж на 3% (карбонатна, сульфідна, оцтова тощо). Якщо ступінь дисоціації кислоти в розчині перебуває в інтервалі 3—30%, то її відносять до кислот середньої сили (фторидна, нітритна тощо).

хімічні властивості кислот

хімічні властивості

Змінюють колір індикаторів

Взаємодіють із металами, які розташовані в ряді активності лівіше водню

Взаємодіють із основними оксидами з утворенням солі й води Взаємодіють із основами з утворенням солі й води

Взаємодіють із солями, якщо виконується хоча б одна умова протікання реакцій обміну

рівняння реакцій

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 +3H2O

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2HCl;

2HCl + Na2SiO3 → H2SiO3 ↓ + 2NaCl ;

2HCl + FeS → FeCl2 + H2S ↑;

2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3 )2 + CO2 ↑ +Н2О

Добування кислот

Спосіб добування

рівняння реакції

Безоксигенові кислоти

Розчинення у воді летких сполук з Гідрогеном

(HF, HCl, HBr, HI, H2S)

Витіснення із солей більш сильною кислотою

2HCl + FeS → FeCl2

+ H2S ↑;

H2SO4

(

конц

)

+ NaCl

(

тв

)

→ NaHSO4 + HCl ↑

Витіснення із солей з утворенням осаду

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ +2HCl

Оксигеновмісні кислоти

Взаємодія ангідридів кислот з водою

SO2 + H2O → H2SO3 ;

P2O5 +3H2O →2H3PO4

t

Витіснення із солей більш сильною кислотою

Na3PO4 +3HCl → H3PO4 +3NaCl ;

2HCl + Na2SiO3 → H2SiO3 ↓ +2NaCl;

NaNO3

(

тв

)

+ H2SO4

(

конц

)

→ NaHSO4 + HNO3 ↑

46

www.e-ranok.com.ua

тема 6. основні класи неоРганічних сПолук (оксиди, кислоти)

виконайте контрольний тест

На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися слов никами, підручниками, посібниками, довідниками тощо.

		тест 12 (контрольний)
1.	Сполука, що належить до кислот:
	А CO2	В SO3
	БAl2O3	Г HNO3
2.	У результаті якої хімічної реакції утворюється кислота?
	А N2O + H2	В SiO2 + H2O
	Б SO3 + H2O	Г Na2O + H2O
3.	Укажіть хімічну форму речовини, яка у водному розчині дисоціює з утворенням йонів Н+.
	А NaOH	В SO3
	Б H2SO4	Г BaSO4
4.	Установіть відповідність між хімічним характером оксиду і його формулою.
	А CO2	1	основний
	Б CO	2	кислотний
	В MgO	3	несолетворний
	Г ZnO	4	афмотерний

5.Розташуйте формули сполук у ряд згідно з такою схемою перетворень: проста речовина → основ-

ний оксид → основа → сіль.
А СаО	В CaCO3
Б Ca(OH)2	Г Ca

6.Обчисліть масу кальцій нітрату, що утворився внаслідок взаємодії 25,2 г нітратної кислоти з кальцій оксидом.

47

www.e-ranok.com.ua