KISLORO (739726), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

2 BaO₂ + 4 HNO₃ = 2 Ba(NO₃)₂ + 2 H₂O + O₂­.

Смешанные оксиды. Соединения Pb₂O₃, Mn₃O₄, Fe₃O₄ иногда называют двойными или смешанными оксидами. Их можно также рассматривать как соли: Pb₂O₃ º PbPbO₃ — плюмбат свинца (соль свинцовой кислоты H₂PbO₃); Mn₃O₄ º Mn₂MnO₄ — манганит марганца (соль H₄MnO₄); Fe₃O₄ º Fe(FeO₂)₂ — феррит железа (II) (соль НFeO₂). Следовательно, в состав молекулы смешанного оксида входят атомы одного элемента в различных степенях окисления.

Соединения оксидов с водой называют гидратами оксидов. Присоединение оксидом воды не приводит к коренному изменению его химического характера, поэтому гидраты основных оксидов проявляют основные свойства, гидраты амфотерных оксидов — амфотерные, а гидраты кислотных оксидов имеют кислотные свойства.

Основания (гидроксиды).

Основаниями называют гидраты основных оксидов. Общая формула оснований — М(ОН)_n. Количество гидроксильных групп в молекуле основания определяет его кислотность. Например, NaОН — однокислотное основание, AI(OH)₃ — трёхкислотное основание.

Большинство оснований нерастворимо в воде. Растворимы гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов и гидроксид аммония. В водных растворах такие основания диссоциируют на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы гидроксила. Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Са(ОН)₂ Û СаОН⁺ + ОН^-

СаОН⁺ Û Са²⁺ + ОН^-.

Основания растворимые в воде и хорошо диссоциированные, называются щелочами. Примеры щелочей: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂.

Раствор аммиака в воде проявляет свойства слабого основания, так как на ионы распадается незначительное количество молекул гидроксида аммония NH₄OH.

Основания, как и основные оксиды, взаимодействуют с кислотами или кислотными оксидами, образуя соли:

Ni(OH)₂ + H₂SO₄ = NiSO₄ + 2 H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃¯ + H₂O.

Способы получения оснований.

1. Взаимодействие активных металлов с водой. Щелочные и щелочноземельные металлы уже при комнатной температуре разлагают воду, образуя основания:

2 K + 2 H₂O = 2 KOH + H₂­

Ca + 2 H₂O = Ca(OH)₂ + H₂­.

2. Непосредственное соединения основных оксидов с водой. Подавляющее большинство основных оксидов непосредственно с водой не соединяется. Только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, присоединяя воду, образуют основания:

Li₂O + H₂O = 2 LiOH

BaO + H₂O = Ba(OH)₂.

3.Взаимодействие солей со щелочами. Этот метод применяют главным образом для получения нерастворимых в воде оснований:

CuSO₄ + 2 KOH = Cu(OH)₂¯ + K₂SO₄

FeCI₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃¯ + 3 NaCI.

Получение растворимых оснований по этому методу возможно в случае, когда в результате реакции образуется нерастворимая соль:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃¯ + 2 KOH

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄¯ + 2 NaOH.

4. Электролиз растворов солей. Этот метод применяется при получении щелочей в технике, для чего пропускают постоянный электрический ток через водные растворы солей натрия или калия. Например, при электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде выделяется водород, на аноде — хлор, а в растворе накапливается гидроксид натрия. Упаривая такой раствор, получают кристаллический гидроксид натрия. Процессы, происходящие при электролизе раствора хлорида натрия, можно представить следующей схемой:

NaCI Û Na⁺ + CI^-

H₂O Û H⁺ + OH^-

На катоде: На аноде:

Н⁺ + е^- = Н СI^- - e^- = CI

2 H = H₂­ 2 CI = CI₂­

В растворе в катодном пространстве остаётся NaOH.

Кислоты.

Кислотами называются соединения, которые при электролитической диссоциации образуют ионы водорода и других ионов не дают. В водных растворах кислоты диссоциируют на ионы водорода и кислотный остаток. Количество атомов водорода, способных замещаться металлами с образованием солей, определяет основность кислоты. Различают кислоты одноосновные (HCI, HNO₃), двухосновные (H₂SO₄, H₂S), трёхосновные (Н₃РО₄), шестиосновные (H₆V₁₀O₂₈).

В некоторых кислотах не все атомы водорода способны замещаться металлами. Например, молекула уксусной кислоты СН₃СООН содержит четыре атома водорода, однако замещаться металлами способен лишь атом водорода карбоксильной группы СООН, поэтому уксусная кислота является одноосновной. Фосфористая кислота Н₃РО₃ — двухосновная, фосфорноватистая Н₃РО₂ — одноосновная.

По химическому составу различают кислоты бескислородные и кислородсодержащие. Примерами бескислородных кислот могут служить плавиковая (НF), соляная (НСI), бромводородная (НВr), иодоводородная (НI), циановодородная (синильная НСN), родановодородная (НСNS), сероводородная (H₂S).

Кислородсодержащие кислоты представляют собой гидраты кислотных оксидов. Большинство кислотных оксидов образует кислоты в результате непосредственного присоединения воды. Молекулы некоторых ангидридов при разных условиях могут присоединять различные количества молекул воды, образуя соединение с бóльшим содержанием воды — ортокислоту — и соединение с меньшим содержанием воды — метакислоту. Например:

Р₂О₅ + Н₂О = 2 НРО₃ — метафосфорная кислота

Р₂О₅ + 3 Н₂О = 2 Н₃РО₄ — ортофосфорная кислота

В₂О₃ + Н₂О = 2 НВО₂ — метаборная кислота

В₂О₃ + 3 Н₂О = 2 Н₃ВО₃ — ортоборная кислота

Диоксид азота NO₂ при взаимодействии с водой даёт две кислоты — азотную и азотистую:

2 NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃.

Аналогичным образом ведёт себя диоксид хлора, образующий с водой хлорноватую и хлористую кислоты:

2 CIO₂ + H₂O = HCIO₃ + HCIO₂.

Кислотные оксиды, образованные при взаимодействии с содой две кислоты, называются смешанными ангидридами. При взаимодействии их с основаниями, естественно, образуются две соли.

Многоосновные кислоты в растворах диссоциируют ступенчато:

Н₃РО₄ Û Н₂РО₄^- + Н⁺

Н₂РО₄^- Û НРО₄^2- + Н⁺

НРО₄^2- Û РО₄^3- + Н⁺.

Номенклатура кислот. Если элемент, обладающий переменной валентностью, образует несколько кислот, то для их различия в названии используют разные суффиксы. Так, если элемент образует две кислоты, то для обозначения той из них, в которой кислотообразующий элемент имеет более низкую валентность, используют суффикс -ист: H₂SO_4­ — серная кислота, H₂SO₃ — cернистая, НNO₃ — азотная кислота, HNO₂ — азотистая кислота.

Когда элемент образует более двух кислородсодержащих кислот, для их обозначения употребляют суффиксы “оват”, “ист” и “оватист”:

HCIO₄ — хлорная H₃PO₄ — фосфорная

HCIO₃ — хлорноватая H₂PO₃ (H₄P₂O₆)— фосфорноватая

HCIO₂ — хлористая H₃PO₃ — фосфористая

HCIO — хлорноватистая H₃PO₂ — фосфорноватистая.

Для обозначения кислот, получаемых частичным обезвоживанием ортокислот, пользуются приставкой пиро-:

2 Н₃РО₄ = Н₂О + Н₄Р₂О₇ — пирофосфорная кислота.

Способы получения кислот.

1. Взаимодействие ангидридов кислот с водой. Большинство ангидридов способно непосредственно присоединять воду, образуя соответствующие кислоты:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

P₂O₅ + 3 H₂O = 2 H₃PO₄

N₂O₅ + H₂O = 2 HNO₃

2. Взаимодействие солей с кислотами. Это наиболее распространённый способ:

2 NaCI + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 HCI­

NaNO₃ + HPO₃ = NaPO₃ + HNO₃­.

При получении кислот этим способом исходная соль должна быть достаточно растворимой, а взятая для реакции кислота — более сильной или менее летучей, чем получаемая. Серная кислота является сильной и нелетучей, поэтому ею часто пользуются для получения других кислот. Если получаемая кислота обладает восстановительными свойствами, то вместо серной кислоты для реакции берут фосфорную кислоту.

3. Окисление некоторых простых веществ. Кислоты получаются при действии на некоторые неметаллы сильных окислителей:

I₂ + 5 Cl₂ + 6 H₂O = 2 HIO₃ + 10 HCl

3 P + 5 HNO₃ + 2 H₂O = 3 H₃PO₄ + 5 NO.

4. Взаимодействие неметаллов с водородом. Некоторые бескислородные кислоты можно получить непосредственным соединением неметалла с водородом:

H₂ + I₂ = 2 HI

H₂ + Cl₂ = 2 HCl.

Водные растворы полученных соединений являются кислотами.

Амфотерные гидроксиды.

Гидраты амфотерных оксидов, как и сами оксиды, обладают амфотерными свойствами. Эти соединения весьма мало растворимы в воде. Если записать формулу амфотерного гидроксида в общем виде как М(ОН)_x, то диссоциацию гидроксида в растворе по основному и кислотному типам можно представить схемой:

М(ОН)_х Û М^х+ + х ОН^-

М(ОН)_х Û х Н⁺ + МО_х^х-.

Поскольку амфотерные гидроксиды диссоциируют по основному и кислотному типам одновременно, этот процесс можно записать следующим образом:

М^х+ + х ОН^- Û М(ОН)_х º Н_хМО_х Û х Н⁺ + МО_х^х-.

В насыщенном растворе амфотерного гидроксида ионы М^х+, ОН^-, Н⁺ и Мо_х^х- находятся в состоянии равновесия. Поэтому амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.

При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют основные свойства:

Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2 H₂O

Al(OH)₃ + 3 HCl = AlCl₃ + 3 H₂O.

Продукты реакций — сульфат цинка и хлорид алюминия — содержат металл в виде катиона.

Взаимодействуя со щелочами, гидраты амфотерных оксидов проявляют кислотные свойства:

H₂ZnO₂ + 2 KOH = K₂ZnO₂ + 2 H₂O

H₃AlO₃ + 3 NaOH = Na₃AlO₃ + 3 H₂O.

Образовавшиеся соли (цинкат калия и алюминат натрия) содержат соответственно цинк и алюминий в составе кислотного остатка.

Взаимодействие гидроксида алюминия с гидроксидом натрия может протекать и по другой схеме:

H₃AlO₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2 H₂O.

Образовавшуюся соль называют метаалюминатам натрия в отличие от соли Na₃AlO₃, называемой ортоалюминатом натрия. Образование орто- или метасоединения определяется концентрацией щёлочи и условиями реакции: ортоалюминаты образуются в растворах, метаалюминаты — при сплавлении.

(Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами в растворах происходит по уравнениям:

Zn(OH)₂ + 2 KOH = K₂[Zn(OH)₄]

Al(OH)₃ + 3 NaOH = Na₃[Al(OH)₆] )

Гидраты амфотерных оксидов обычно получают взаимодействием солей со щёлочью, количество которой рассчитывают по уравнению реакции, например:

ZnSO₄ + 2 NaOH = Zn(OH)₂¯ + Na₂SO₄

Cr(NO₃)₃ + 3 KOH = Cr(OH)₃¯ + 3 KNO₃.

Соли.

Солью называют продукт замещения атомов водорода в кислоте на металл. Растворимые в воде соли диссоциируют на катион металла и анион — кислотный остаток. Соли подразделяют на средние, кислые и основные.

Средние соли являются продуктами полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: MgSO₄, Al₂(SO₄)₃, Na₃PO₄. Атомы водорода в кислоте могут быть замещены группой атомов, играющей роль катиона. Например, вместо водорода может стоять аммонийная группа NH₄⁺: NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₃SO₄.

Иногда атом металла в средней соли бывает связан с двумя различными кислотными остатками; такие соли называют смешанными. Примером смешанной соли может служить белильная известь, являющаяся кальциевой солью двух кислот — соляной и хлорноватистой: Cl-Ca-O-Cl.

Характеристики

Список файлов реферата