Количественные характеристики реакции гидролиза

 

Степень гидролиза (a_гидр.) - отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворённых молекул (выражается в процентах):

 

a_гидр. = ([C]_гидр. / [C]_раств.) • 100%

 

Степень гидролиза зависит от химической природы образующейся при гидролизе кислоты (основания) и будет тем больше, чем слабее кислота (основание) (в определённых равных условиях).

 

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

 

 

Классификация неорганических веществ

Основания

Оксиды

Кислоты

Соли

Генетическая связь

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

 

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

 

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

 

Неорганические вещества
Простые	Металлы
Неметаллы
Сложные	Оксиды
Основания
Кислоты
Соли

 

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, т.к. есть простые вещества, проявляющие двойственные свойства.

 

Аллотропия

 

Аллотропия - способность некоторых химических элементов образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.

 

С - алмаз, графит, карбин.

O - кислород, озон.

S - ромбическая, моноклинная, пластическая.

P - белый, красный, чёрный.

 

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:

 

1) различным числом атомов в молекуле, например кислород O₂ и озон O₃

 

2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз и графит.

 

 

ОСНОВАНИЯ

 

Основания - сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания - сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH₄⁺) и гидроксид - анионы OH^-).

 

Классификация. Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

 

Получение

 

1. Реакции активных металлов (щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

 

2Na + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­

Ca + 2H₂O ® Ca(OH)₂ + H₂­

 

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:

 

BaO + H₂O ® Ba(OH)₂

 

3. Электролиз водных растворов солей

 

2NaCl + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­ + Cl₂­

Химические свойства

 

Щёлочи	Нерастворимые основания
1. Действие на индикаторы.
лакмус - синий метилоранж - жёлтый фенолфталеин - малиновый	––
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
2KOH + CO2 ® K2CO3 + H2O KOH + CO2 ® KHCO3	––
3. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HNO3 ® NaNO3 + H2O	Cu(OH)2 + 2HCl ® CuCl2 + 2H2O
4. Обменная реакция с солями
Ba(OH)2 + K2SO4 ® 2KOH + BaSO4¯ 3KOH+Fe(NO3)3 ® Fe(OH)3¯ + 3KNO3	––
5. Термический распад.
––	Cu(OH)2 –t°® CuO + H2O

 

 

ОКСИДЫ

 

Классификация

 

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

 

ОКСИДЫ
Несолеобразующие	CO, N2O, NO
Солеобразующие	Основные-это оксиды металлов, в которых последние проявляют небольшую степень окисления +1, +2 Na2O; MgO; CuO
	Амфотерные (обычно для металлов со степенью окисления +3, +4). В качестве гидратов им соответствуют амфотерные гидроксиды ZnO; Al2O3; Cr2O3; SnO2
	Кислотные -это оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления от +5 до +7 SO2; SO3; P2O5; Mn2O7; CrO3
	Основным оксидам соответствуют основания, кислотным– кислоты, амфотерным – и те и другие

 

Получение

 

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:

 

2Mg + O₂ ® 2MgO

4P + 5O₂ ® 2P₂O₅

S + O₂ ® SO₂

2CO + O₂ ® 2CO₂

2CuS + 3O₂ ® 2CuO + 2SO₂

CH₄ + 2O₂ ® CO₂ + 2H₂O

4NH₃ + 5O₂ –^кат.® 4NO + 6H₂O

 

2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:

 

Cu(OH)₂ –^t°® CuO + H₂O

(CuOH)₂CO₃ –^t°® 2CuO + CO₂ + H₂O

2Pb(NO₃)₂ –^t°® 2PbO + 4NO₂ + O₂

2HMnO₄ –^{t°;H2SO4(конц.)}® Mn₂O₇ + H₂O

 

Химические свойства

 

Основные оксиды	Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Na2O + H2O ® 2NaOH CaO + H2O ® Ca(OH)2	Образуется кислота: SO3 + H2O ® H2SO4 P2O5 + 3H2O ® 2H3PO4
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой образуется соль и вода MgO + H2SO4 –t°® MgSO4 + H2O CuO + 2HCl –t°® CuCl2 + H2O	При реакции с основанием образуется соль и вода CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3 + H2O SO2 + 2NaOH ® Na2SO3 + H2O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные: ZnO + H2SO4 ® ZnSO4 + H2O	с основаниями как кислотные: ZnO + 2NaOH ® Na2ZnO2 + H2O (ZnO + 2NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4])
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na2O + CO2 ® Na2CO3
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH3 ® 3Cu + N2 + 3H2O P2O5 + 5C ® 2P + 5CO

 

 

КИСЛОТЫ

 

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H⁺).

 

Классификация

 

1. По составу: бескислородные и кислородсодержащие.

2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные...

Бескислородные:		Название соли
HCl - хлористоводородная (соляная)	одноосновная	хлорид
HBr - бромистоводородная	одноосновная	бромид
HI - йодистоводородная	одноосновная	йодид
HF - фтористоводородная (плавиковая)	одноосновная	фторид
H2S - сероводородная	двухосновная	сульфид
Кислородсодержащие:
HNO3 – азотная	одноосновная	нитрат
H2SO3 - сернистая	двухосновная	сульфит
H2SO4 – серная	двухосновная	сульфат
H2CO3 - угольная	двухосновная	карбонат
H2SiO3 - кремниевая	двухосновная	силикат
H3PO4 - ортофосфорная	трёхосновная	ортофосфат

 

Получение

 

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):

 

SO₃ + H₂O ® H₂SO₄

P₂O₅ + 3H₂O ® 2H₃PO₄

 

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):

 

H₂ + Cl₂ ® 2HCl

H₂ + S ® H₂S

 

3. Реакциями обмена соли с кислотой

 

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ ® BaSO₄¯ + 2HNO₃

 

в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:

 

Na₂SiO₃ + 2HCl ® H₂SiO₃¯ + 2NaCl

2NaCl(тв.) + H₂SO₄(конц.) –^t°® Na₂SO₄ + 2HCl­

Химические свойства

 

1. Действие на индикаторы.

 

лакмус - красный

метилоранж - розовый

 

2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

 

H₂SO₄ + 2KOH ® K₂SO₄ + 2H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ ®Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

 

3. Взаимодействие с основными оксидами:

 

CuO + 2HNO₃ –^t°® Cu(NO₃)₂ + H₂O

 

4. Взаимодействие с металлами:

 

Zn + 2HCl ® ZnCl₂ + H₂­

2Al + 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂­

(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители).

 

5. Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:

 

H₂SO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ +2HCl

2HCl + K₂CO₃ ® 2KCl + H₂O + CO₂­

 

 

СОЛИ

 

Соли - сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений.

 

Классификация

 

СОЛИ
	Средние
Кислые
Основные
Двойные
Смешанные
Комплексные

 

Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH₄⁺)

 

Na₂SO₄ «2Na⁺ +SO₄^2-

CaCl₂ «Ca²⁺ + 2Cl^-

 

Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH₄⁺), ионы водорода и анионы кислотного остатка.

 

NaHCO₃ «Na⁺ + HCO₃^- «Na⁺ + H⁺ + CO₃^2-

 

Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла.

Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка.

 

Zn(OH)Cl «[Zn(OH)]⁺ + Cl^- «Zn²⁺ + OH^- + Cl^-

 

Продукты неполного замещения групп OH соответствующего основания на кислотные остатки.

 

Двойные. При диссоциации дают два катиона и один анион.

 

KAl(SO₄)₂ «K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

 

Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:

 

CaOCl₂ «Ca²⁺ + Cl^- + OCl^-

 

Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы.

 

[Ag(NH₃)₂]Br «[Ag(NH₃)₂]⁺ + Br ^-

Na[Ag(CN)₂] «Na⁺ + [Ag(CN)₂]^-

Средние соли

 

Получение

 

Большинство способов получения солей основано на взаимодействии веществ с противоположными свойствами:

 

1) металла с неметаллом:

 

2Na + Cl₂ ® 2NaCl

 

2) металла с кислотой:

 

Zn + 2HCl ® ZnCl₂ + H₂­

 

3) металла с раствором соли менее активного металла

 

Fe + CuSO₄ ® FeSO₄ + Cu

 

4) основного оксида с кислотным оксидом:

 

MgO + CO₂ ® MgCO₃

 

5) основного оксида с кислотой

 

CuO + H₂SO₄ –^t°® CuSO₄ + H₂O

 

6) основания с кислотным оксидом

 

Ba(OH)₂ + CO₂ ® BaCO₃¯ + H₂O

 

7) основания с кислотой:

 

Ca(OH)₂ + 2HCl ® CaCl₂ + 2H₂O

 

8) соли с кислотой:

 

MgCO₃ + 2HCl ® MgCl₂ + H₂O + CO₂­

BaCl₂ + H₂SO₄ ® BaSO₄¯ + 2HCl

 

9) раствора основания с раствором соли:

 

Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ ® 2NaOH + BaSO₄¯

 

10) растворов двух солей

 

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ ® Ca₃(PO₄)₂¯ + 6NaCl

Химические свойства

 

1. Термическое разложение.

 

CaCO₃ ® CaO + CO₂­

2Cu(NO₃)₂ ® 2CuO + 4NO₂­ + O₂­

NH₄Cl ® NH₃­ + HCl­

 

2. Гидролиз.

 

Al₂S₃ + 6H₂O «2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­

FeCl₃ + H₂O «Fe(OH)Cl₂ + HCl

Na₂S + H₂O «NaHS +NaOH

 

3. Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями.

 

AgNO₃ + HCl ® AgCl¯ + HNO₃

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH ® Fe(OH)₃¯ + 3NaNO₃

CaCl₂ + Na₂SiO₃ ® CaSiO₃¯ + 2NaCl

 

4. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона.

 

2KMnO₄ + 16HCl ® 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂­ + 8H₂O

Кислые соли

 

Получение

 

1. Взаимодействие кислоты с недостатком основания.

 

KOH + H₂SO₄ ® KHSO₄ + H₂O

 

2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида

 

Ca(OH)₂ + 2CO₂ ® Ca(HCO₃)₂

 

3. Взаимодействие средней соли с кислотой

 

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ ® 3Ca(H₂PO₄)₂

 

Химические свойства.

 

1. Термическое разложение с образованием средней соли

 

Ca(HCO₃)₂ ® CaCO₃¯ + CO₂­ + H₂O

 

2. Взаимодействие со щёлочью. Получение средней соли.

 

Ba(HCO₃)₂ + Ba(OH)₂ ® 2BaCO₃¯ + 2H₂O

Основные соли

 

Получение

 

1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой

 

ZnCl₂ + H₂O ® [Zn(OH)]Cl + HCl

 

2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов

 

AlCl₃ + 2NaOH ® [Al(OH)₂]Cl + 2NaCl

 

3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями

 

2MgCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O ® [Mg(OH)]₂CO₃¯ + CO₂­ + 4NaCl

 

Химические свойства.

 

1. Термическое разложение.

 

[Cu(OH)]₂CO₃(малахит) ® 2CuO + CO₂­ + H₂O

 

2. Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.

 

Sn(OH)Cl + HCl «SnCl₂ + H₂O

Комплексные соли

 

Строение

 

K4[Fe(CN)6]
K4[Fe(CN)6]	– Внешняя сфера
K4[Fe(CN)6]	– Внутренняя сфера
K4[Fe(CN)6]	– Комплексообразователь (центральный атом)
K4[Fe(CN)6]	– Координационное число
K4[Fe(CN)6]	– Лиганд

 

 

Центральными атомами обычно служат ионы металлов больших периодов (Co, Ni, Pt, Hg, Ag, Cu); типичными лигандами являются OH^-, CN^-, NH₃, CO, H₂O; они связаны с центральным атомом донорно-акцепторной связью.

 

Получение

 

1. Реакции солей с лигандами:

 

AgCl + 2NH₃ ® [Ag(NH₃)₂]Cl

FeCl₃ + 6KCN ® K₃[Fe(CN)₆] + 3KCl

 

Химические свойства.

 

1. Разрушение комплексов за счёт образования малорастворимых соединений:

 

2[Cu(NH₃)₂]Cl + K₂S ® CuS¯ + 2KCl + 4NH₃

 

2. Обмен лигандами между внешней и внутренней сферами.

 

K₂[CoCl₄] + 6H₂O ® [Co(H₂O)₆]Cl₂ + 2KCl

 

 

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ КЛАССАМИ СОЕДИНЕНИЙ

 

 

 

Примеры

 

1. металл + неметалл ® соль

Hg + S ® HgS

2Al + 3I₂ ® 2AlI₃

 

2. основной оксид + кислотный оксид ® соль

 

Li₂O + CO₂® Li₂CO₃

CaO + SiO₂ ® CaSiO₃

 

3. основание + кислота ® соль

 

Cu(OH)₂ + 2HCl ® CuCl₂ + 2H₂O

FeCl3	+	3HNO3	®	Fe(NO3)3	+	3HCl
соль		кислота		соль		кислота

 

4. металл ® основной оксид

2Ca + O₂ ® 2CaO

4Li + O₂ ® 2Li₂O

 

5. неметалл ® кислотный оксид

S + O₂ ® SO₂

4As + 5O₂ ® 2As₂O₅

 

6. основной оксид ® основание

BaO + H₂O ® Ba(OH)₂

Li₂O + H₂O ® 2LiOH

 

7. кислотный оксид ® кислота

P₂O₅ + 3H₂O ® 2H₃PO₄

SO₃ + H₂O ® H₂SO₄

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

ЭЛЕКТРОХИМИЯ

 

Окислительно- восстановительные реакции

 

Электрохимия