Учебник по Химии. 8 класс. Григорович - Новая программа

ТЕМА 4. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

В этом разделе вы узнаете...

• как классифицируют неорганические вещества;

• действительно ли поваренная соль является солью;

• что сода, гипс и мел — это также соли;

• что антоним к слову «кислый» — вовсе не «сладкий»;

• как правильно обращаться с кислотами и щелочами;

• как получают кислоты и основания;

• что существуют вещества, которые одновременно являются и кислотами, и основаниями;

• что такое ряд активности металлов;

• все ли реакции могут происходить и как об этом узнать;

• как проводить расчеты по уравнениям химических реакций.

§ 28. Классы неорганических соединений

Вспомните:

• какие соединения относятся к оксидам и гидратам оксидов (§ 1);

• как определить принадлежность оксидов к кислотным или основным; чем отличаются кислоты и основания;

• как определять степень окисления по формуле соединений и как определить характерные для элементов степени окисления (§ 21, 22);

• степень окисления Оксигена в большинстве случаев -2, Гидрогена — +1;

• как составлять формулы соединений по степени окисления элементов (§ 22);

• гидраты — это продукты присоединения воды к веществам, в частности к оксидам.

Классификация неорганических соединений

В природе насчитывается свыше пяти миллионов неорганических соединений. Чтобы проще было их изучать и исследовать, вещества разделяют на классы по различным признакам.

Класс соединений — это группа веществ, объединенных по определенному общему признаку.

В 7 классе вы уже ознакомились с оксидами и их гидратами (кислотами и основаниями) (схема 1, с. 6). В 8 классе вы расширите свои знания об этих классах, а также ознакомитесь с более детальной классификацией неорганических соединений (схема 3).

Схема 3. Важнейшие классы неорганических соединений

Оксиды

Вы уже знаете, что оксиды состоят из атомов двух химических элементов, один из которых — Оксиген.

Среди оксидов выделяют солеобразующие и несолеобразующие оксиды.

Солеобразующие оксиды — это оксиды, которым соответствуют основные или кислотные соединения. Солеобразующие оксиды разделяют на такие группы:

кислотные оксиды — это оксиды, гидраты которых являются кислотами. К этой группе относится большинство оксидов неметаллических элементов и оксиды металлических элементов со степенью окисления больше +3, например: SO3, СO2, NO2, СrO3, Мn2O7 и др. Кислотные оксиды также называют ангидридами кислот, т. е. «безводными кислотами»;

основные оксиды — это оксиды, гидраты которых являются основаниями. К этой группе относятся оксиды металлических элементов со степенью окисления не больше +3, например: CaO, Na2O, MgO, BaO, FeO и др;

амфотерные оксиды — это оксиды, обладающие свойствами как кислотных, так и основных оксидов. К ним относятся: BeO, ZnO, Аl2O3, РbО, Сr2O3, Fe2O3 и др.

Несолеобразующие оксиды — это оксиды, которым не соответствует ни кислота, ни основание. К ним относятся: NO, N2O, СО, SiO.

Формулы оксидов — ЕхОу — составляют по степени окисления элементов (см. алгоритм на с. 111).

Названия оксидов составляют следующим образом:

• для элементов с постоянной валентностью:

например: Na2O — натрий оксид, СаО — кальций оксид;

• для элементов с переменной валентностью:

например: СО — карбон(II) оксид, SO2 — сульфур(ІV) оксид.

Названия оксидов неметаллических элементов иногда составляют без указания валентности, а только указывая число атомов Оксигена в молекуле греческими числительными (моно, ди, три и т. п.). Например, NO — нитроген монооксид, СO2 — карбон диоксид. Иногда соотношение атомов не является целым числом, в этом случае используют префикс геми-, который означает «половина». Так, N2O — нитроген гемиоксид (подразумевается, что на один атом Нитрогена приходится половина атома Оксигена), N2O5 — нитроген гемипентаоксид (на один атом Нитрогена приходится половина от пяти, т. е. два с половиной атома Оксигена).

Кислоты

Кислоты — это соединения, состоящие из ионов Гидрогена, которые можно заменить ионами металлических элементов, и кислотного остатка.

В формулах кислот на первом месте пишут символ Гидрогена, а другие символы обозначают состав кислотного остатка:

Названия и формулы важнейших кислот, которые следует запомнить, приведены в таблице 8.

Таблица 8. Важнейшие кислоты

Кислоты классифицируют по двум признакам: по содержанию Оксигена и по основности.

Основность кислоты — это число ионов Гидрогена, способных замещаться ионами металлических элементов.

Основность кислоты не всегда совпадает с числом атомов Гидрогена в ее молекуле. Такие исключения часто встречаются среди органических кислот, таких как уксусная, лимонная, виноградная и др. Так, уксусная кислота СН3СООН одноосновная. Ее молекулы содержат по четыре атома Гидрогена, но только один атом способен замещаться атомом металлического элемента. Среди неорганических кислот также встречаются такие исключения: фосфитная кислота Н3РO3 — двухосновная, а гипофосфатная кислота Н3РO2 — одноосновная. Среди неорганических кислот, приведенных в таблице 8, таких исключений нет.

Основания (гидроксиды)

Основания — это соединения, состоящие из ионов металлического элемента и одного или нескольких гидроксид-ионов ОН-.

В формулах оснований на первом месте пишут символ металлического элемента, а затем — группу ОН:

Названия основании составляют следующим образом:

• для элементов с постоянной валентностью:

например: Са(ОН)2 — кальций гидроксид, NaOH — натрий гидроксид;

• для элементов с переменной валентностью:

например: Fe(OH)2 — феррум(II) гидроксид, Сu(ОН)2 — купрум(II) гидроксид.

Неорганические основания еще называют гидроксидами.

Среди неорганических оснований выделяют две группы: щелочи (растворимые гидроксиды) и нерастворимые гидроксиды. Растворимость гидроксидов (как и других веществ) можно определить по таблице растворимости (см. форзац 2). Например, основание NaOH, которое состоит из катионов Na+ и анионов ОН-, является растворимым (рис. 28.1).

Рис. 28.1. Фрагмент таблицы растворимости: на пересечении соответствующего катиона и аниона буква Р обозначает растворимое вещество, М — малорастворимое, Н — нерастворимое

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды — это гидроксиды, которые проявляют свойства и кислот, и оснований.

Амфотерные гидроксиды являются гидратами амфотерных оксидов, так как они образованы теми же элементами, что и амфотерные оксиды. К амфотерным гидроксидам относятся: Ве(ОН)2, Zn(OH)2, Аl(ОН)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3, Рb(ОН)2.

Соли

В быту солью мы обычно называем лишь одну соль — поваренную, т. е. натрий хлорид NaCl. Однако в химии солями называют целый класс соединений.

Соли — это соединения, состоящие из ионов металлических элементов и кислотных остатков.

В формулах солей на первом месте пишут символ металлического элемента, а затем — кислотный остаток:

Названия солей составляют следующим образом:

• для элементов с постоянной валентностью:

например: K2SO3 — калий сульфит, СаСO3 — кальций карбонат;

• для элементов с переменной валентностью:

например: FeSO4 — ферум(II) сульфат, СuСl2 — купрум(II) хлорид.

Формулы солей составляют аналогично формулам оксидов, уравнивая заряды атомов металлического элемента и кислотного остатка.

Алгоритм составления формул солей (на примере натрий ортофосфата и алюминий силиката)

У некоторых солей, широко используемых в быту, кроме научных, есть бытовые (традиционные) названия. Например, вы уже знаете, что натрий хлорид NaClназывают поваренной, или каменной, солью, натрий карбонат Na2CO3 — это кальцинированная сода, калий карбонат К2СO3 — поташ. Традиционные названия наиболее употребляемых солей приведены в Приложении 1.

• Чистая поваренная (каменная) соль — бесцветное вещество. А вот «деликатесная», или «царская», соль нежно-розового цвета, имеет приятный запах благодаря содержанию микроскопических водорослей. В Украине такая соль встречается по берегам соленых Сивашских озер, расположенных на западе Азовского моря. Именно отсюда начинался путь украинских чумаков.

• Редко, но встречается и синяя каменная соль. В ней содержатся избыточные ионы Натрия, т. е. в кристалле соли ионов Натрия немного больше, чем ионов Хлора. Это и обусловливает синий цвет. При растворении такой соли в воде образуется обычный бесцветный раствор.

Лингвистическая задача

Формула кислоты полностью отображена в ее названии. Основу названия составляет название образующего ее химического элемента (элемент Сульфур образует сульфатную, сульфитную и сульфидную кислоты). Суффиксами обозначается степень окисления этого элемента. Если элемент, образующий кислоту, находится в высшей степени окисления, то в названии кислоты пишут суффикс -aт-: сульфатная H2SO4 (степень окисления Сульфура +6 — высшая). Если степень окисления элемента меньше на 2, то суффикс -aт- заменяют на -ит-: сульфитная H23 (степень окисления Сульфура +4). Если элемент находится в низшей степени окисления, что соответствует безоксигеновым кислотам, то в названии пишут суффикс-ид-: сульфидная H2S (степень окисления Сульфура -2 — низшая). Установите соответствие между названиями кислот, приведенными в таблице 8, и степенями окисления химических элементов, которые их образуют.

Выводы

1. Оксиды состоят из атомов двух химических элементов, один из которых — Оксиген. Названия оксидов состоят из двух слов: первое — название химического элемента, образующего оксид, второе — слово «оксид». Для элементов с переменной валентностью в названии оксидов обязательно указывают валентность элемента.

2. Кислоты состоят из ионов Гидрогена и кислотных остатков. По содержанию Оксигена кислоты разделяют на оксигенсодержащие и безоксигеновые. По числу атомов Гидрогена — на одноосновные, двухосновные и трехосновные.

3. Неорганические основания называют гидроксидами. Они состоят из ионов металлических элементов и гидроксид-ионов ОН-. Число гидроксид-ионов в составе гидроксидов равно степени окисления металлического элемента. Среди гидроксидов выделяют щелочи (растворимые в воде гидроксиды) и нерастворимые гидроксиды. Названия гидроксидов состоят из двух слов: названия металлического элемента и слова «гидроксид».

4. Амфотерные гидроксиды — это гидроксиды, проявляющие свойства и кислот, и оснований.

5. Соли состоят из ионов металлических элементов и кислотных остатков. Названия солей состоят из двух слов: названия металлического элемента и названия кислотного остатка. Для элементов с переменной валентностью указывают их валентность в соединении.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называют оксидами? Приведите примеры оксидов.

2. Запишите общую формулу оксидов.

3. Как по химической формуле определить, кислотный оксид или основный?

4. Какие оксиды относятся к несолеобразующим?

5. Дайте определение кислотам. Что называют кислотным остатком?

6. По каким признакам классифицируют кислоты? Назовите группы, на которые распределяют кислоты по разным признакам, и приведите соответствующие примеры.

7. Какие вещества относятся к классу оснований? Какие из них являются щелочами?

8. Какие соединения относятся к солям?

9. Вещества, формулы которых KNO3, FeCl2, Na2SO4, называют: а) солями; б) кислотами; в) основаниями; г) оксидами.

10. Вещества, формулы которых HNO3, HCl, H2SO4, называют: а) солями; б) кислотами; в) основаниями; г) оксидами.

11. Вещества, формулы которых NO2, Fe2O3, Na2O, называют: а) солями; б) кислотами; в) основаниями; г) оксидами.

12. Соли образованы: а) ионами металлических элементов и кислотными остатками; б) ионами металлических элементов и гидроксид-ионами; в) ионами Гидрогена и кислотными остатками.

13. В формулах кислот на первом месте записан символ: а) Оксигена; б) Гидрогена; в) Сульфура; г) Карбона.

Задания для усвоения материала

1. Определите степени окисления элементов в оксидах и запишите их названия: Р2O5, SO2, Na2O, MgO, CaO, Mn2O7, SnO2, l2O5, CrO3, Cu2O, CuO.

2. Приведите примеры несолеобразующих оксидов. Почему их так называют?

3. Составьте формулы следующих оксидов: калий оксид, фосфор(III) оксид, аргентум(І) оксид, феррум(II) оксид, хлор(ІV) оксид, нитроген(V) оксид, цинк оксид, аурум(III) оксид, сульфур(VІ) оксид, ванадий(V) оксид.

4. Запишите формулы хлоридной, сульфатной, ортофосфатной, карбонатной, силикатной, сульфидной и нитратной кислот. Подчеркните кислотные остатки и определите их заряд.

5. Приведите примеры оксигенсодержащих и безоксигеновых кислот.

6. Составьте формулы гидроксидов Калия, Магния, Станнума(II), Цинка, Хрома(III), Купрума(II), Бария. Подчеркните формулы щелочей.

7. Из таблицы 8 выпишите формулы кислот: а) оксигенсодержащей одноосновной; б) безоксигеновой двухосновной; в) оксигенсодержащей трехосновной; г) безоксигеновой одноосновной; д) оксигенсодержащей двухосновной.

8. Из таблицы растворимости (см. форзац 2) выпишите по два примера формул солей; а) хлоридной кислоты, нерастворимых в воде; б) карбонатной кислоты, растворимых в воде.

9. Назовите соли; K2SO4, Cr(NO3)3, MgCI2, CuSO4, SnCl2, AgNO3, AIPO4, BaSO3, BaS, BaSO4, Na2SiO3, NaBr, MnSO4, Ag2S, Mg3(PO4)2. Укажите над формулами значения заряда металлического элемента и кислотного остатка.

10. Составьте формулы солей: кальций хлорид, магний карбонат, цинк нитрат, калий карбонат, натрий сульфат, кальций силикат.