Тема: Классы неорганических соединений
Основными классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды, соли и кислоты.
Оксидами называются бинарные соединения химических элементов с кислородом, в которых степень окисления кислорода равна –2.
По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие или безразличные (СО, NO, N2O). Солеобразующие оксиды, в свою очередь, подразделяются на основные (Na2O, CaO, FeO и др.), кислотные (SO2, SO3, SiO2, CO2 и т.д.) и амфотерные (ZnO, Al2O3 Сr2O3, SnO и др.).
Гидроксидами являются соединения солеобразующих оксидов с водой. По типу и продуктам электролитической диссоциации в водных растворах и по химическим свойствам гидроксиды подразделяются на основания (NaOH, КOH, Mg(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)3 и др.), кислоты (H2SO3, H2SO4, HNO3, H3РO4, HСlO4 и др.) и амфотерные гидроксиды, или амфолиты (Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Sn(OH)4, Al(OH)3, Cr(OH)3, Mn(OH)4 и др.).
Cоли представляют собой продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл или гидроксид-анионов в основаниях на кислотный остаток. Согласно теории электролитической диссоциации, солями называются вещества, при диссоциации которых образуются катионы металлов (а также NH4+- катион аммония) и анионы кислотных остатков. Соли подразделяются на нормальные, или средние (Na2SO4, K2S, Na2SiO3 и др.), кислые, или гидросоли (NaHCO3, KHSO4, NaHS и др.), основные, или гидроксосоли (ZnOHCl, (CuOH)2CO3, AlOH(NO3)2 и т. д.), двойные (KNaCO3, KAl(SO4)2 и др.), смешанные (СаСlOCl, или СаOСl2, Sr(HS)Cl и др.) и оксосоли (SbOCl, BiONO3, TiOCl2 и др.).
Кислоты – сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков. В водных растворах они диссоциируют на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка.
Кислоты принято классифицировать по различным формальным признакам:
1. По содержанию атомов кислорода: бескислородные (HCl, H2S); кислородсодержащие (HNO3, H2SO4).
2. По количеству кислых атомов водорода: одноосновные (HNO3); двухосновные (H2SeO4); трёхосновные (H3PO4, H3BO3); многоосновные.
3. По силе: Сильные — диссоциируют практически полностью, константы диссоциации больше 1·10−3 (HNO3); Слабые — константа диссоциации меньше 1·10−3 (уксусная кислота Kд= 1,7·10−5).
4. По устойчивости: Устойчивые (H2SO4); Неустойчивые (H2CO3).
5. По принадлежности к классам химических соединений: Неорганические (HBr); Органические (HCOOH,CH3COOH);
6. По летучести: Летучие (HNO3,H2S, HCl); Нелетучие (H2SO4);
7. По растворимости в воде: Растворимые (H2SO4); Нерастворимые (H2SiO3).
Существуют соединения, которые не относятся к основным классам веществ: гидриды, карбиды, нитриды, сульфокислоты и сульфосоли, комплексные соединения и др.
Экспериментальная часть
Целью работы является получение и исследование свойств химических соединений.
Опыт 1. Исследование свойств щелочей
Гидроксиды-основания подразделяются на растворимые и нерастворимые. Растворимые основания – это гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Они называются щелочами. Самое распространенное среди щелочей вещество – гидроксид натрия (едкий натр). По масштабам производства и применения он занимает среди неорганических веществ третье место после серной кислоты и карбоната натрия. В промышленности его получают электролизом раствора хлорида натрия, а в лабораторных условиях – взаимодействием натрия с водой (напишите уравнение реакции получения NaOH). Эта реакция протекает бурно с разбрызгиванием получаемой щелочи, поэтому в учебных лабораториях этот опыт не проводят.
Объяснить, почему щелочные металлы хранят под слоем керосина. Составить список всех щелочей (их должно быть десять).
Взаимодействие щелочи с кислотой. В результате реакций щелочей с кислотами среда раствора становится нейтральной, поэтому эти реакции называются реакциями нейтрализации. Независимо от состава взаимодействующих щелочей и кислот, все реакции нейтрализации выражаются одним и тем же ионным уравнением:
H+ + OH– = H2O
Реакции нейтрализации фиксируются по изменению окраски индикаторов.
Заполнить пробирку десятью каплями раствора гидроксида натрия и добавить одну каплю индикатора фенолфталеина. Затем прибавлять по каплям соляную кислоту до изменения окраски раствора. Опыт повторить несколько раз, заменив фенолфталеин сначала на метилоранж, а затем на другие имеющиеся индикаторы.
В отчёте написать уравнение реакции в молекулярном и ионном виде, начертить и заполнить таблицу окраски индикаторов в различных средах.
| Название индикатора | Цвет индикатора в различных средах | ||
| кислой | нейтральной | щелочной | |
Опыт 2. Получение и исследование свойств малорастворимых оснований
Большинство металлов, кроме щелочных и щелочноземельных, образуют малорастворимые в воде основания. Они применяются как сорбенты, катализаторы, красители и как исходные вещества при получении солей, оксидов и других соединений.
Из имеющихся реактивов получить малорастворимые основания: гидроксид меди (II), гидроксид никеля (II) и гидроксид железа (III). Написать уравнения реакций, указать цвет осадков.
Пробирку с гидроксидом меди (II) подогреть на спиртовке до изменения цвета осадка (потемнения). Написать уравнение реакции разложения Cu(OH)2 при нагревании.
Из остальных двух пробирок осторожно слить жидкость и к оставшимся осадкам добавлять по каплям соляную кислоту, наблюдать исчезновение осадков. Написать уравнения протекающих реакций.