Читать онлайн «Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ». Страница 4

Оснóвные оксиды – продукты полной дегидратации (реальной или условной) основных гидроксидов, сохраняют химические свойства последних.

Из типичных металлов только Li, Mg, Ca и Sr образуют оксиды Li2O, MgO, СаО и SrO при сжигании на воздухе; оксиды Na2O, К2O, Rb2O, Cs2O и ВаО получают другими способами.

Оксиды CuO, Ag2O и NiO также относят к основным.

Кислотные оксиды – продукты полной дегидратации (реальной или условной) кислотных гидроксидов, сохраняют химические свойства последних.

Из типичных неметаллов только S, Se, Р, As, С и Si образуют оксиды SO2, SeO2, Р2O5, As2O3, СO2 и SiO2 при сжигании на воздухе; оксиды Cl2O, Cl2O7, I2O5, SO3, SeO3, N2O3, N2O5 и As2O5 получают другими способами.

Исключение: у оксидов NO2 и ClO2 нет соответствующих кислотных гидроксидов, но их считают кислотными, так как NO2 и ClO2 реагируют со щелочами, образуя соли двух кислот, а ClO2 и с водой, образуя две кислоты:

а) 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O

б) 2ClO2 + Н2O (хол.) = НClO2 + НClO3

2ClO2 + 2NaOH (хол.) = NaClO2 + NaClO3 + H2O

Оксиды CrO3 и Mn2O7 (хром и марганец в высшей степени окисления) также являются кислотными.

Амфотерные оксиды – продукты полной дегидратации (реальной или условной) амфотерных гидроксидов, сохраняют химические свойства амфотерных гидроксидов.

Типичные амфигены (кроме Ga) при сжигании на воздухе образуют оксиды BeO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, GeO2, SnO2 и РЬО; амфотерные оксиды Ga2O3, SnO и РЬO2 получают другими способами.

Двойные оксиды образованы либо атомами одного амфотерного элемента в разных степенях окисления, либо атомами двух разных (металлических, амфотерных) элементов, что и определяет их химические свойства. Примеры:

(FeIIFe2III)O4, (Рb2IIPbIV)O4, (MgAl2)O4, (CaTi)O3.

Оксид железа образуется при сгорании железа на воздухе, оксид свинца – при слабом нагревании свинца в кислороде; оксиды двух разных металлов получают другими способами.

Несолеобразующие оксиды – оксиды неметаллов, не имеющие кислотных гидроксидов и не вступающие в реакции солеобразования (отличие от основных, кислотных и амфотерных оксидов), например: СО, NO, N2O, SiO, S2O.

Гидроксиды – соединения элементов (кроме фтора и кислорода) с гидроксогруппами О-IIН, могут содержать также кислород O-II. В гидроксидах степень окисления элемента всегда положительная (от +I до +VIII). Число гидроксогрупп от 1 до 6. Делятся по химическим свойствам:

Оснóвные гидроксиды (основания) образованы элементами с металлическими свойствами.

Получаются по реакциям соответствующих основных оксидов с водой:

М2O + Н2O = 2МОН (М = Li, Na, К, Rb, Cs)

МО + Н2O = М(ОН)2 (М = Са, Sr, Ва)

Исключение: гидроксиды Mg(OH)2, Cu(OH)2 и Ni(OH)2 получают другими способами.

При нагревании реальная дегидратация (потеря воды) протекает для следующих гидроксидов:

2LiOH = Li2O + Н2O

М(ОН)2 = МО + Н2O (М = Mg, Са, Sr, Ва, Cu, Ni)

Основные гидроксиды замещают свои гидроксогруппы на кислотные остатки с образованием солей, металлические элементы сохраняют свою степень окисления в катионах солей.

Хорошо растворимые в воде основные гидроксиды (NaOH, КОН, Са(ОН)2, Ва(ОН)2 и др.) называют щелочами, так как именно с их помощью в растворе создается щелочная среда.

Кислотные гидроксиды (кислоты) образованы элементами с неметаллическими свойствами. Примеры:

При диссоциации в разбавленном водном растворе образуются катионы Н+ (точнее, Н3O+) и следующие анионы, или кислотные остатки:

Кислоты можно получить по реакциям соответствующих кислотных оксидов с водой (ниже приведены реально протекающие реакции):

Cl2O + H2O = 2HClO

Е2O3 + Н2O = 2НЕO2 (Е = N, As)

As2O3 + 3H2O = 2H3AsO3

EO2 + H2O = H2EO3 (Е = С, Se)

E2O5 + H2O = 2HEO3 (Е = N, Р, I)

E2O5 + 3H2O = 2H3EO4 (E = P, As)

EO3 + H2O = H2EO4 (E = S, Se, Cr)

E2O7 + H2O = 2HEO4 (E = Cl, Mn)

Исключение: оксиду SO2 в качестве кислотного гидроксида соответствует полигидрат SO2 nН2O («сернистая кислота H2SO3» не существует, но кислотные остатки HSO3- и SO32- присутствуют в солях).

При нагревании некоторых кислот протекает реальная дегидратация и образуются соответствующие кислотные оксиды:

2HAsO2 = As2O3 + H2O

H2EO3 = EO2 + H2O (E = C, Si, Ge, Se)

2HIO3 = I2O5 + H2O

2H3AsO4 = As2O5 + H2O

H2SeO4 = SeO3 + H2O

При замене (реальной и формальной) водорода кислот на металлы и амфигены образуются соли, кислотные остатки сохраняют в солях свой состав и заряд. Кислоты H2SO4 и Н3РO4 в разбавленном водном растворе реагируют с металлами и амфигенами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, при этом образуются соответствующие соли и выделяется водород (кислота HNO3 в такие реакции не вступает; ниже типичные металлы, кроме Mg, не указаны, так как они реагируют в подобных условиях с водой):

М + H2SO4(pasб.) = MSO4 + Н2↑ (М = Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)

2M + 3H2SO4(paзб.) = M2(SO4)3 + 3H2↑ (M = Al, Ga)

3M + 2Н3РO4(разб.) = M3(PO4)2↓ + 3H2↑ (M = Mg, Fe, Zn)

В отличие от бескислородных кислот кислотные гидроксиды называют кислородсодержащими кислотами или оксокислотами.

Амфотерные гидроксиды образованы элементами с амфотерными свойствами. Типичные амфотерные гидроксиды:

Be(OH)2 Sn(OH)2 Al(OH)3 AlO(OH)

Zn(OH)2 Pb(OH)2 Cr(OH)3 CrO(OH)

He образуются из амфотерных оксидов и воды, но подвергаются реальной дегидратации и образуют амфотерные оксиды:

Исключение: для железа(III) известен только метагидроксид FeO(OH), «гидроксид железа(III) Fe(OH)3» не существует (не получен).

Амфотерные гидроксиды проявляют свойства основных и кислотных гидроксидов; образуют два вида солей, в которых амфотерный элемент входит в состав либо катионов солей, либо их анионов.

Для элементов, имеющих несколько степеней окисления, действует правило: чем выше степень окисления, тем более выражены кислотные свойства гидроксидов (и/или соответствующих оксидов).

Соли – соединения, состоящие из катионов основных или амфотерных (в роли основных) гидроксидов и анионов (остатков) кислотных или амфотерных (в роли кислотных) гидроксидов. В отличие от бескислородных солей, соли, рассматриваемые здесь, называются кислородсодержащими солями или оксосолями. Делятся по составу катионов и анионов:

Средние соли содержат средние кислотные остатки СО32-, NO3-, РО43-, SO42- и др.; например: К2СO3, Mg(NO3)2, Cr2(SO4)3, Zn3(PO4)2.

Если средние соли получают по реакциям с участием гидроксидов, то реагенты берут в эквивалентных количествах. Например, соль К2СO3 можно получить, если взять реагенты в соотношениях:

2КОН и 1Н2СO3, 1К2O и 1Н2СO3, 2КОН и 1СO2.

Реакции образования средних солей:

1)

1а) основный гидроксид + кислотный гидроксид →…

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2O

Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O

1б) амфотерный гидроксид + кислотный гидроксид →…

2Al(ОН)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6Н2O

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2Н2O

1в) основный гидроксид + амфотерный гидроксид →…

NaOH + Al(ОН)3 = NaAlO2 + 2Н2O (в расплаве)

2NaOH + Zn(OH)2 = Na2ZnO2 + 2Н2O (в расплаве)

2)

2а) основный оксид + кислотный гидроксид →…

Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + Н2O

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

2б) амфотерный оксид + кислотный гидроксид →…

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

2в) основный оксид + амфотерный гидроксид →…

Na2O + 2Al(ОН)3 = 2NaAlO2 + ЗН2O (в расплаве)

Na2O + Zn(OH)2 = Na2ZnO2 + Н2O (в расплаве)