Що значить взаємодіє в хімії. Види хімічних реакцій. Генетичний зв'язок між класами неорганічних речовин

Класифікація неорганічних речовин базується на хімічний склад- найбільш простий і постійної в часі характеристиці. Хімічний складречовини показує, які елементи присутні в ньому і в якому числовому відношенні для їх атомів.

елементиумовно діляться на елементи з металевими і неметаллическими властивостями. Перші з них завжди входять до складу катіонівбагатоелементних речовин (металевівластивості), другі - до складу аніонів (неметалевівластивості). Відповідно до періодичним закономв періодах і групах між цими елементами знаходяться амфотерні елементи, які виявляють одночасно в тій чи іншій мірі металеві та неметалеві (Амфотерні,двоїсті) властивості. Елементи VIIIA-групи продовжують розглядати окремо (Благородні гази),хоча для Kr, Хе і Rn виявлені явно неметалічні властивості (елементи Нє, Ne, Ar хімічно інертні).

Класифікація простих і складних неорганічних речовин приведена в табл. 6.

Нижче наводяться визначення (дефініції) класів неорганічних речовин, їх найважливіші Хімічні властивостіі способи отримання.

неорганічні речовини- сполуки, що утворюються всіма хімічними елементами (крім більшості органічних сполуквуглецю). Діляться за хімічним складом:

прості речовиниутворені атомами одного елемента. Діляться за хімічними властивостями:

метали- прості речовини елементів з металевими властивостями (низька електронний торгівельний). Типові метали:

Метали мають високу відновлювальною здатністю в порівнянні з типовими неметалами. В електрохімічному ряді напруг вони коштують значно лівіше водню, витісняють водень із води (магній - при кип'ятінні):

Прості речовини елементів Cu, Ag і Ni також відносять до металів, так як у їх оксидів CuO, Ag 2 O, NiO та гідроксидів Cu (OH) 2, Ni (OH) 2 переважають основні властивості.

Неметали- прості речовини елементів з неметалевими властивостями (висока електронегативність). Типові неметали: F 2, Cl 2, Br 2, I 2, O 2, S, N 2, Р, С, Si.

Неметали володіють високою окисної здатністю в порівнянні з типовими металами.

Амфігени- амфотерні прості речовини, утворені елементамиз амфотерними (подвійними) властивостями (електронний торгівельний проміжна між металами і неметалами). Типові амфігени: Be, Cr, Zn, Аl, Sn, Pb.

Амфігени володіють більш низькою відновлювальною здатністю в порівнянні з типовими металами. В електрохімічному ряді напруг вони примикають зліва до водню або стоять за ним праворуч.

Аерогени- благородні гази, одноатомні прості речовини елементів VIIIA-групи: Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. З них He, Ne і Ar хімічно пасивні (з'єднання з іншими елементами не отримані), а Kr, Хе і Rn виявляють деякі властивості неметалів з високою електронегативність.

складні речовиниутворені атомами різних елементів. Діляться за складом і хімічними властивостями:

оксиди- з'єднання елементів з киснем, ступінь окислення кисню в оксидах завжди дорівнює (-II). Діляться за складом і хімічними властивостями:

Елементи He, Ne і Ar з'єднань з киснем не утворюють. З'єднання елементів з киснем в інших ступенях окислення - це не оксиди, а бінарні сполуки, наприклад O + II F 2 -I і H 2 + I O 2 -I. Не належать до оксидів і змішані бінарні сполуки, наприклад S + IV Cl 2 -I O -II.

Основними оксиди- продукти повної дегідратації (реальної або умовної) основних гідроксидів, зберігають хімічні властивості останніх.

З типових металів тільки Li, Mg, Ca і Sr утворюють оксиди Li 2 O, MgO, СаО і SrO при спалюванні на повітрі; оксиди Na 2 O, К 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O і ВаО отримують іншими способами.

Оксиди CuO, Ag 2 O і NiO також відносять до основних.

кислотні оксиди- продукти повної дегідратації (реальної або умовної) кислотних гідроксидів, зберігають хімічні властивості останніх.

З типових неметалів тільки S, Se, Р, As, С і Si утворюють оксиди SO 2, SeO 2, Р 2 O 5, As 2 O 3, СО 2 і SiO 2 при спалюванні на повітрі; оксиди Cl 2 O, Cl 2 O 7, I 2 O 5, SO 3, SeO 3, N 2 O 3, N 2 O 5 і As 2 O 5 отримують іншими способами.

Виняток: у оксидів NO 2 і ClO 2 немає відповідних кислотних гідроксидів, але їх вважають кислотними, так як NO 2 і ClO 2 реагують з лугами, утворюючи солі двох кислот, а ClO 2 і з водою, утворюючи дві кислоти:

а) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O

б) 2ClO 2 + Н 2 O (хол.) = НClO 2 + НClO 3

2ClO 2 + 2NaOH (хол.) = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O

Оксиди CrO 3 і Mn 2 O 7 (хром і марганець у вищій ступені окислення) також є кислотними.

амфотерні оксиди- продукти повної дегідратації (реальної або умовної) амфотерних гідроксидів, зберігають хімічні властивості амфотерних гідроксидів.

Типові амфігени (крім Ga) при спалюванні на повітрі утворюють оксиди BeO, Cr 2 O 3, ZnO, Al 2 O 3, GeO 2, SnO 2 і РЬО; амфотерні оксиди Ga 2 O 3, SnO і РЬO 2 отримують іншими способами.

подвійні оксидиутворені або атомами одного амфотерного елемента в різних ступенях окислення, або атомами двох різних (металевих, амфотерних) елементів, що і визначає їх хімічні властивості. приклади:

(Fe II Fe 2 III) O 4, (Рb 2 II Pb IV) O 4, (MgAl 2) O 4, (CaTi) O 3.

Оксид заліза утворюється при згорянні заліза на повітрі, оксид свинцю - при слабкому нагріванні свинцю в кисні; оксиди двох різних металів отримують іншими способами.

несолеобразующіе оксиди- оксиди неметалів, що не мають кислотних гідроксидів і не вступають в реакції солеутворення (відміну від основних, кислотних і амфотерних оксидів), наприклад: СО, NO, N 2 O, SiO, S 2 O.

гідроксиди- з'єднання елементів (крім фтору і кисню) з гидроксогруппами Про -II Н, можуть містити також кисень O -II. У гідроксиду ступінь окислення елемента завжди позитивна (від + I до + VIII). Число гидроксогрупп від 1 до 6. Діляться за хімічними властивостями:

Основними гідроксиди (підстави)утворені елементами з металевими властивостями.

Виходять по реакціях відповідних основних оксидів з водою:

М 2 O + Н 2 O = 2МОН (М = Li, Na, К, Rb, Cs)

МО + Н 2 O = М (ОН) 2 (М = Са, Sr, Ва)

Виняток: гідроксиди Mg (OH) 2, Cu (OH) 2 і Ni (OH) 2 отримують іншими способами.

При нагріванні реальна дегідратація (втрата води) протікає для наступних гідроксидів:

2LiOH = Li 2 O + Н 2 O

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

Основні гідроксиди заміщають свої гидроксогрупп на кислотні залишкиз утворенням солей, металеві елементи зберігають свою ступінь окислення в катіонах солей.

Добре розчинні у воді основні гідроксиди (NaOH, КОН, Са (ОН) 2, Ва (ОН) 2 та ін.) Називають лугами,так як саме з їх допомогою в розчині створюється лужне середовище.

Кислотні гідроксиди (кислоти)утворені елементами з неметалевими властивостями. приклади:

При дисоціації в розбавленому водному розчиніутворюються катіони Н + (точніше, Н 3 O +) і наступні аніони, або кислотні залишки:

Кислоти можна отримати по реакціях відповідних кислотних оксидів з водою (нижче наведені реально протікають реакції):

Cl 2 O + H 2 O = 2HClO

Е 2 O 3 + Н 2 O = 2НЕO 2 (Е = N, As)

As 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 AsO 3

EO 2 + H 2 O = H 2 EO 3 (Е = С, Se)

E 2 O 5 + H 2 O = 2HEO 3 (Е = N, Р, I)

E 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 EO 4 (E = P, As)

EO 3 + H 2 O = H 2 EO 4 (E = S, Se, Cr)

E 2 O 7 + H 2 O = 2HEO 4 (E = Cl, Mn)

виняток: Оксиду SO 2 в якості кислотного гідроксиду відповідає полігідрат SO 2 nН 2 O ( «сірчиста кислота H 2 SO 3» не існує, але кислотні залишки HSO 3 - і SO 3 2- присутні в солях).

При нагріванні деяких кислот протікає реальна дегідратація і утворюються відповідні кислотні оксиди:

2HAsO 2 = As 2 O 3 + H 2 O

H 2 EO 3 = EO 2 + H 2 O (E = C, Si, Ge, Se)

2HIO 3 = I 2 O 5 + H 2 O

2H 3 AsO 4 = As 2 O 5 + H 2 O

H 2 SeO 4 = SeO 3 + H 2 O

При заміні (реальної і формальної) водню кислот на метали і амфігени утворюються солі, кислотні залишки зберігають у солях свій склад і заряд. Кислоти H 2 SO 4 і Н 3 РO 4 в розбавленому водному розчині реагують з металами і амфігенамі, що стоять у ряді напруг лівіше водню, при цьому утворюються відповідні солі і виділяється водень (кислота HNO 3 в такі реакції не вступає; нижче типові метали, крім Mg, не вказані, так як вони реагують в подібних умовах з водою):

М + H 2 SO 4 (pasб.) = MSO 4 + Н 2 ^ (М = Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)

2M + 3H 2 SO 4 (paзб.) = M 2 (SO 4) 3 + 3H 2 ^ (M = Al, Ga)

3M + 2Н 3 РO 4 (разб.) = M 3 (PO 4) 2 v + 3H 2 ^ (M = Mg, Fe, Zn)

На відміну від безкисневих кислот кислотні гідроксиди називають кислородсодержащими кислотами або оксокислот.

амфотерні гідроксидиутворені елементами з амфотерними властивостями. Типові амфотерні гідроксиди:

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

Zn (OH) 2 Pb (OH) 2 Cr (OH) 3 CrO (OH)

He утворюються з амфотерних оксидів і води, але піддаються реальної дегідратації і утворюють амфотерні оксиди:

Виняток: для заліза (III) відомий тільки метагидроксид FeO (OH), «гідроксид заліза (III) Fe (OH) 3» не існує (не отримана).

Амфотерні гідроксиди проявляють властивості основних і кислотних гідроксидів; утворюють два види солей, в яких амфотерний елемент входить до складу або катіонів солей, або їх аніонів.

Для елементів, що мають кілька ступенів окислення, діє правило: чим вище ступінь окислення, тим більше виражені кислотні властивостігідроксидів (і / або відповідних оксидів).

солі- сполуки, що складаються з катіонівосновних або амфотерних (в ролі основних) гідроксидів і аніонів(Залишків) кислотних або амфотерних (в ролі кислотних) гідроксидів. На відміну від безкисневих солей, солі, що розглядаються тут, називаються кислородсодержащими солямиабо оксосолямі.Діляться за складом катіонів та аніонів:

Середні солімістять середні кислотні залишки СО 3 2-, NO 3 -, РО 4 3-, SO 4 2- і ін .; наприклад: До 2 СO 3, Mg (NO 3) 2, Cr 2 (SO 4) 3, Zn 3 (PO 4) 2.

Якщо середні солі отримують по реакціях за участю гідроксидів, то реагенти беруть в еквівалентних кількостях. Наприклад, сіль К2 СO 3 можна отримати, якщо взяти реагенти в співвідношеннях:

2КОН і 1Н 2 СO 3, 1К 2 O і 1Н 2 СO 3, 2КОН і 1СO 2.

Реакції освіти середніх солей:

Підстава + Кислота> Сіль + Вода

1а) основний гідроксид + кислотний гідроксид> ...

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2Н 2 O

Cu (OH) 2 + 2HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O

1б) амфотерний гідроксид + кислотний гідроксид> ...

2Al (OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6Н 2 O

Zn (OH) 2 + 2HNO 3 = Zn (NO 3) 2 + 2Н 2 O

1в) основний гідроксид + амфотерний гідроксид> ...

NaOH + Al (ОН) 3 = NaAlO 2 + 2Н 2 O (в розплаві)

2NaOH + Zn (OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + 2Н 2 O (в розплаві)

Основний оксид + Кислота = Сіль + Вода

2а) основний оксид + кислотний гідроксид> ...

Na 2 O + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Н 2 O

CuO + 2HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + H 2 O

2б) амфотерний оксид + кислотний гідроксид> ...

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

ZnO + 2HNO 3 = Zn (NO 3) 2 + H 2 O

2в) основний оксид + амфотерний гідроксид> ...

Na 2 O + 2Al (OH) 3 = 2NaAlO 2 + ЗН 2 O (в розплаві)

Na 2 O + Zn (OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + Н 2 O (в розплаві)

Підстава + Кислотний оксид> Сіль + Вода

За) основний гідроксид + кислотний оксид >…

2NaOH + SO 3 = Na 2 SO 4 + Н 2 O

Ва (ОН) 2 + СО2 = ВаСO 3 + Н 2 O

3б) амфотерний гідроксид + кислотний оксид> ...

2Al (OH) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Zn (OH) 2 + N 2 O 5 = Zn (NO 3) 2 + H 2 O

Зв) основний гідроксид + амфотерний оксид> ...

2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + Н 2 O (в розплаві)

2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + Н 2 O (в розплаві)

Основний оксид + Кислотний оксид> Сіль

4а) основний оксид + кислотний оксид> ...

Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4, BaO + СО2 = ВаСO 3

4б) амфотерний оксид + кислотний оксид> ...

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3, ZnO + N 2 O 5 = Zn (NO 3) 2

4в) основний оксид + амфотерний оксид> ...

Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2, Na 2 O + ZnO = Na 2 ZnO 2

Реакції 1в, якщо вони протікають в розчині, Супроводжуються утворенням інших продуктів - комплексних солей:

NaOH (конц.) + Al (OН) 3 = Na

КОН (конц.) + Cr (OH) 3 = К 3

2NaOH (конц.) + M (OH) 2 = Na 2 (М = Be, Zn)

КОН (конц.) + M (OH) 2 = K (М = Sn, Pb)

Всі середні солі в розчині - сильні електроліти (диссоциируют остачі).

кислі солімістять кислі кислотні залишки (з воднем) HCO 3 -, Н 2 РO 4 2-, HPO 4 2- і ін., утворюються при дії на основні та амфотерні гідроксиди або середні солі надлишку кислотних гідроксидів, що містять не менше двох атомів водню в молекулі ; аналогічно діють відповідні кислотні оксиди:

NaOH + H 2 SO 4 (конц.) = NaHSO 4 + H 2 O

Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РO 4 (конц.) = Ва (Н 2 РO 4) 2 + 2Н 2 O

Zn (OH) 2 + Н 3 РO 4 (конц.) = ZnHPO 4 v + 2Н 2 O

PbSO 4 + H 2 SO 4 (конц.) = Pb (HSO 4) 2

K 2 HPO 4 + Н 3 РO 4 (конц.) = 2кн 2 РO 4

Са (ОН) 2 + 2ЕO 2 = Са (НЕO 3) 2 (Е = С, S)

Na 2 EO 3 + ЕO 2 + H 2 O = 2NaHEO 3 (Е = С, S)

При додаванні гідроксиду відповідного металу або амфігена кислі соліпереводяться в середні:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + Н 2 O

Pb (HSO 4) 2 + Pb (OH) 2 = 2PbSO 4 v + 2H 2 O

Майже всі кислі солі добре розчинні у воді, дисоціюють без остачі (КНСO 3 = К + + HCO 3 -).

Основними солімістять гидроксогрупп ОН, що розглядаються як окремі аніони, наприклад FeNO 3 (OH), Ca 2 SO 4 (OH) 2, Cu 2 CO 3 (OH) 2, утворюються при дії на кислотні гідроксиди надлишкуосновного гідроксиду, що містить не менше двох гидроксогрупп в формульної одиниці:

Со (ОН) 2 + HNO 3 = CoNO 3 (OH) v + Н 2 O

2Ni (OH) 2 + H 2 SO 4 = Ni 2 SO 4 (OH) 2 v + 2H 2 O

2Cu (OH) 2 + H 2 CO 3 = Cu 2 CO 3 (OH) 2 v + 2H 2 O

Основні солі, утворені сильними кислотами, при додаванні відповідного кислотного гідроксиду переходять в середні:

CoNO 3 (OH) + HNO 3 = Co (NO 3) 2 + Н 2 O

Ni 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = 2NiSO 4 + 2H 2 O

Більшість основних солей малорастворіми в воді; вони осідають при спільному гідролізі, якщо утворені слабкими кислотами:

2MgCl 2 + Н 2 O + 2Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + СО2 ^ + 4NaCl

подвійні солімістять два хімічно різних катіона; наприклад: CaMg (CO 3) 2, KAl (SO 4) 2, Fe (NH 4) 2 (SO 4) 2, LiAl (SiO 3) 2. Багато подвійні солі утворюються (у вигляді кристалогідратів) при спільній кристалізації відповідних середніх солей з насиченого розчину:

K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6Н 2 O = K 2 Mg (SO 4) 2 6Н 2 Ov

Часто подвійні солі менш розчинні у воді в порівнянні з окремими середніми солями.

бінарні сполуки- це складні речовини, які не відносяться до класів оксидів, гідроксидів і солей і складаються з катіонів і безкисневих аніонів (реальних або умовних).

Їх хімічні властивості різноманітні і розглядаються в неорганічної хіміїокремо для неметалів різних груп періодичної системи; в цьому випадку класифікація проводиться по виду аніону.

приклади:

а) галогеніди: OF 2, HF, KBr, PbI 2, NH 4 Cl, BrF 3, IF 7

б) хальгогеніди: H 2 S, Na 2 S, ZnS, As 2 S 3, NH 4 HS, K 2 Se, NiSe

в) нітриди: NH 3, NH 3 H 2 O, Li 3 N, Mg 3 N 2, AlN, Si 3 N 4

г) карбіди: CH 4, Be 2 C, Al 4 C 3, Na 2 C 2, CaC 2, Fe 3 C, SiC

д) силіциди: Li 4 Si, Mg 2 Si, ThSi 2

е) гідриди: LiH, CaH 2, AlH 3, SiH 4

ж) пероксідьг. H 2 O 2, Na 2 O 2, СаO 2

з) надпероксида: HO 2, КO 2, Ва (O 2) 2

За типом хімічного зв'язкусеред цих бінарних сполук розрізняють:

ковалентні: OF 2, IF 7, H 2 S, P 2 S 5, NH 3, H 2 O 2

іонні: Nal, K 2 Se, Mg 3 N 2, CaC 2, Na 2 O 2, KO 2

зустрічаються подвійні(З двома різними катіонами) і змішані(З двома різними аніонами) бінарні сполуки, наприклад: KMgCl 3, (FeCu) S 2 і Pb (Cl) F, Bi (Cl) O, SCl 2 O 2, As (O) F 3.

все іонні комплексні солі(Крім гідроксокомплексних) також відносяться до цього класу складних речовин(Хоча зазвичай розглядаються окремо), наприклад:

SO 4 K 4 Na 3

Cl K 3 K 2

До бінарним з'єднанням відносяться ковалентні комплексні сполукибез зовнішньої сфери, наприклад і [№ (СО) 4].

За аналогією зі взаємозв'язком гідроксидів і солей з усіх бінарних сполук виділяють безкисневі кислоти і солі (інші сполуки класифікують як інші).

безкисневі кислотимістять (як і оксокислоти) рухливий водень Н + і тому проявляють деякі хімічні властивості кислотних гідроксидів (дисоціація в воді, участь в реакціях солеутворення в ролі кислоти). Поширені безкисневі кислоти - це HF, НCl, HBr, HI, HCN і H 2 S, з них HF, HCN і H 2 S - слабкі кислоти, а решта - сильні.

прикладиреакцій солеутворення:

2HBr + ZnO = ZnBr 2 + Н 2 O

2H 2 S + Ва (ОН) 2 = Ba (HS) 2 + 2Н 2 O

2HI + Pb (OH) 2 = Pbl 2 v + 2Н 2 O

Метали і амфігени, що стоять у ряді напруг лівіше водню і не реагують з водою, вступають у взаємодію з сильними кислотами НCl, НВr і HI (в Загалом виглядіНГ) в розбавленому розчині і витісняють з них водень (наведені реально протікають реакції):

М + 2НГ = МГ 2 + Н 2 ^ (М = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 6НГ = 2МГ 3 + H 2 ^ (M = Al, Ga)

безкисневі соліутворені катіонами металів і амфігенов (а також катіоном амонію NH 4 +) і аніонами (залишками) безкисневих кислот; приклади: AgF, NaCl, KBr, PbI 2, Na 2 S, Ba (HS) 2, NaCN, NH 4 Cl. Виявляють деякі хімічні властивості оксосолей.

Загальний спосіб отримання безкисневих солей з одноелементними аніонами - взаємодія металів і амфігенов з неметалами F 2, Cl 2, Br 2 і I 2 (в загальному вигляді Г 2) і сірої S (наведені реально протікають реакції):

2М + Г 2 = 2МГ (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

M + Г 2 = МГ 2 (М = Be, Mg, Са, Sr, Ва, Zn, Mn, Со)

2М + ЗГ 2 = 2МГ 3 (М = Al, Ga, Cr)

2М + S = M 2 S (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

M + S = MS (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 3S = M 2 S 3 (M = Al, Ga, Cr)

винятки:

а) Cu і Ni реагують тільки з галогенами Cl 2 і Br 2 (продукти МCl 2, МBr 2)

б) Cr і Mn реагують з Cl 2, Br 2 і I 2 (продукти CrCl 3, CrBr 3, CrI 3 і MnCl 2, MnBr 2, MnI 2)

в) Fe реагує з F 2 і Cl 2 (продукти FeF 3, FeCl 3), з Br 2 (суміш FeBr 3 і FeBr 2), з I 2 (продукт FeI 2)

г) Cu при реакції з S утворює суміш продуктів Cu 2 S і CuS

Інші бінарні сполуки- все речовини цього класу, крім виділених в окремі підкласи безкисневих кислот і солей.

Способи отримання бінарних сполук цього підкласу різноманітні, найпростіший - взаємодія простих речовин (наведені реально протікають реакції):

а) нітрати:

S + 3F 2 = SF 6, N 2 + 3F 2 = 2NF 3

2P + 5Г 2 = 2РГ 5 (Г = F, CI, Br)

З + 2F 2 = CF 4

Si + 2Г 2 = Sir 4 (Г = F, CI, Br, I)

б) халькогеніди:

2As + 3S = As 2 S 3

2E + 5S = E 2 S 5 (E = P, As)

E + 2S = ES 2 (E = C, Si)

в) нітриди:

3H 2 + N 2 2NH 3

6M + N 2 = 2M 3 N (M = Li, Na, K)

3M + N 2 = M 3 N 2 (M = Be, Mg, Ca)

2Al + N 2 = 2AlN

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4

г) карбіди:

2M + 2C = M 2 C 2 (M = Li, Na)

2Be + С = Be 2 C

M + 2C = MC 2 (M = Ca, Sr, Ba)

4Al + 3C = Al 4 C 3

д) силіциди:

4Li + Si = Li 4 Si

2M + Si = M 2 Si (M = Mg, Ca)

е) гідриди:

2M + H 2 = 2MH (M = Li, Na, K)

M + H 2 = MH 2 (M = Mg, Ca)

ж) пероксиди, надпероксида:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (згоряння на повітрі)

M + O 2 = МО 2 (М = К, Rb, Cs; згоряння на повітрі)

Багато з цих речовин повністю реагують з водою (частіше гідролізуються без зміни ступенів окислення елементів, але гідриди виступають як відновники, а надпероксида вступають в реакції дисмутації):

РCl 5 + 4Н 2 O = Н 3 РO 4 + 5НCl

SiBr 4 + 2Н 2 O = SiO 2 v + 4НBr

P 2 S 5 + 8Н 2 O = 2Н 3 РO 4 + 5H 2 S ^

SiS 2 + 2Н 2 O = SiO 2 v + 2H 2 S

Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg (OH) 2 v + 2 (NH 3 H 2 O)

Na 3 N + 4H 2 O = 3NaOH + NH 3 H 2 O

Be 2 C + 4H 2 O = 2Be (OH) 2 v + CH 4 ^

MC 2 + 2H 2 O = M (OH) 2 + C 2 H 2 ^ (M = Ca, Sr, Ba)

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al (OH) 3 v + 3CH 4 ^

MH + H 2 O = MOH + H 2 ^ (M = Li, Na, K)

MgH 2 + 2H 2 O = Mg (OH) 2 v + H 2 ^

CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2 ^

Na 2 O 2 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 O 2

2MO 2 + 2H 2 O = 2MOH + H 2 O 2 + O 2 ^ (M = K, Rb, Cs)

Інші речовини, навпаки, стійкі по відношенню до води, серед них SF 6, NF 3, CF 4, CS 2, AlN, Si 3 N 4, SiC, Li 4 Si, Mg 2 Si і Ca 2 Si.

Приклади завдань частин А, В, С

1. Прості речовини - це

1) фуллерен

2. У формульних одиницях продуктів реакцій

Si + CF1 2> ..., Si + O 2> ..., Si + Mg> ...

3. У металлсодержащих продуктах реакцій

Na + Н 2 O> ..., Са + Н 2 O> ..., Al + НCl (р-р)> ...

загальна сума числа атомів всіх елементів дорівнює

4. Оксид кальцію може реагувати (окремо) з усіма речовинами набору

1) СО2, NaOH, NO

2) HBr, SO 3, NH 4 Cl

3) BaO, SO 3, KMgCl 3

4) O 2, Al 2 O 3, NH 3

5. Буде протікати реакція між оксидом сірки (IV) і

6. Сіль МAlO 2 утворюється при сплаву

2) Al 2 O 3 і КОН

3) Al і Са (ОН) 2

4) Al 2 O 3 і Fe 2 O 3

7. В молекулярному рівнянні реакції

ZnO + HNO 3> Zn (NO 3) 2 + ...

сума коефіцієнтів дорівнює

8. Продукти реакції N 2 O 5 + NaOH> ... - це

1) Na 2 O, HNO 3

3) NaNO 3, H 2 O

4) NaNO 2, N 2, H 2 O

9. Набір підстав - це

1) NaOH, LiOH, ClOH

2) NaOH, Ba (OH) 2, Cu (OH) 2

3) Ca (OH) 2, KOH, BrOH

4) Mg (OH) 2, Be (OH) 2, NO (OH)

10. Гідроксид калію реагує в розчині (окремо) з речовинами набору

4) SO 3, FeCl 3

11–12. Залишок, який відповідає кислоті з назвою

11. сірчана

12. азотна

має формулу

13. З соляної і розведеною сірчаної кислот не виділяєгаз тільки метал

14. Амфотерний гідроксид - це

15-16. По заданих формулах гідроксидів

15. H 3 PO 4, РЬ (ОН) 2

16. Cr (OH) 3, HNO 3

виводиться формула середньої солі

1) РЬ 3 (РO 4) 2

17. Після пропускання надлишку H 2 S через розчин гідроксиду барію в кінцевому розчині буде міститися сіль

18. Можливо протікання реакцій:

1) CaSO 3 + H 2 SO 4> ...

2) Ca (NO 3) 2 + HNO 3> ...

3) NaHCOg + K 2 SO 4> ...

4) Al (HSO 4) 3 + NaOH> ...

19. У рівнянні реакції (СаOН) 2 СО 3 (т) + Н 3 РO 4> СаНРO 4 v + ...

сума коефіцієнтів дорівнює

20. Установіть відповідність між формулою речовини та групою, до якої воно відноситься.

21. Установіть відповідність між вихідними речовинами і продуктами реакцій.

22. У схемі перетворень

речовини А і Б вказані в наборі

1) NaNO 3, Н 2 O

4) HNO 3, Н 2 O

23. Складіть рівняння можливих реакційза схемою

FeS> H 2 S + PbS> PbSO 4> Pb (HSO 4) 2

24. Складіть рівняння чотирьох можливих реакцій між речовинами:

1) азотна кислота(Конц.)

2) вуглець (графіт або кокс)

3) оксид кальцію

Під час хімічних реакційз одних речовин виходять інші (не плутати з ядерними реакціями, в яких один хімічний елемент перетворюється в інший).

Будь-яка хімічна реакція описується хімічним рівнянням:

Реагенти → Продукти реакції

Стрілка вказує напрямок протікання реакції.

наприклад:

В даній реакції метан (СН 4) реагує з киснем (О2), в результаті чого утворюється діоксид вуглецю (СО 2) і вода (Н 2 О), а точніше - водяна пара. Саме така реакція відбувається на вашій кухні, коли ви підпалює газову конфорку. Читати рівняння слід так: одна молекула газоподібного метану вступає в реакцію з двома молекулами газоподібного кисню, в результаті виходить одна молекула діоксиду вуглецю і дві молекули води (водяної пари).

Числа, розташовані перед компонентами хімічної реакції, називаються коефіцієнтами реакції.

Хімічні реакції бувають ендотермічними(З поглинанням енергії) і екзотермічні(З виділенням енергії). Горіння метану - типовий приклад екзотермічної реакції.

Існує кілька видів хімічних реакцій. Найбільш розповсюджені:

• реакції з'єднання;
• реакції розкладання;
• реакції одинарного заміщення;
• реакції подвійного заміщення;
• реакції окислення;
• окислювально-відновні реакції.

реакції з'єднання

У реакціях з'єднання хоча б два елементи утворюють один продукт:

2Na (т) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т)- освіту кухонної солі.

Слід звернути увагу на істотний нюанс реакцій сполуки: в залежності від умов протікання реакції або пропорцій реагентів, що вступають в реакцію, - її результатом можуть бути різні продукти. Наприклад, при нормальних умовах згоряння кам'яного вугілля виходить вуглекислий газ:
C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г)

Якщо ж кількість кисню недостатньо, то утворюється смертельно небезпечний чадний газ:
2C (т) + O 2 (г) → 2CO (г)

реакції розкладу

Ці реакції є, як би, протилежними по суті, реакцій з'єднання. В результаті реакції розкладання речовина розпадається на два (3, 4 ...) простіших елемента (сполуки):

• 2H 2 O (ж) → 2H 2 (г) + O 2 (г)- розкладання води
• 2H 2 O 2 (ж) → 2H 2 (г) O + O 2 (г)- розкладання перекису водорда

Реакції одинарного заміщення

В результаті реакцій одинарного заміщення, більш активний елемент заміщає в з'єднанні менш активний:

Zn (т) + CuSO 4 (р-р) → ZnSO 4 (р-р) + Cu (т)

Цинк в розчині сульфату міді витісняє менш активну мідь, в результаті чого утворюється розчин сульфату цинку.

Ступінь активності металів за зростанням активності:

• Найбільш активними є лужні і лужноземельні метали

Іонне рівняння вищенаведеної реакції матиме вигляд:

Zn (т) + Cu 2+ + SO 4 2 → Zn 2+ + SO 4 2+ Cu (т)

Іонна зв'язок CuSO 4 при розчиненні в воді розпадається на катіон міді (заряд 2+) і аніон сульфату (заряд 2). В результаті реакції заміщення утворюється катіон цинку (який має такий же заряд, як і катіон міді: 2). Зверніть увагу, що аніон сульфату присутній в обох частинах рівняння, тобто, за всіма правилами математики його можна скоротити. У підсумку вийде іонно-молекулярне рівняння:

Zn (т) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (т)

Реакції подвійного заміщення

У реакціях подвійного заміщення відбувається заміщення вже двох електронів. Такі реакції ще називають реакціями обміну. Такі реакції проходять в розчині з утворенням:

• нерастворимого твердої речовини(Реакції осадження);
• води (реакції нейтралізації).

реакції осадження

При змішуванні розчину нітрату срібла (сіль) з розчином хлориду натрію утворюється хлорид срібла:

Молекулярне рівняння: KCl (р-р) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (т) + KNO 3 (p-p)

Іонне рівняння: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (т) + K + + NO 3 -

Молекулярно-іонну рівняння: Cl - + Ag + → AgCl (т)

Якщо з'єднання розчинна, воно буде знаходитися в розчині в іонному вигляді. Якщо з'єднання нерозчинний, воно буде осідати, утворюючи тверду речовину.

реакції нейтралізації

Це реакції взаємодії кислот і підстав, в результаті яких утворюються молекули води.

Наприклад, реакція змішування розчину сірчаної кислоти і розчину гідроксиду натрію (лугу):

Молекулярне рівняння: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (ж)

Іонне рівняння: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (ж)

Молекулярно-іонну рівняння: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (ж) або H + + OH - → H 2 O (ж)

реакції окислення

Це реакції взаємодії речовин з газоподібним киснем, що знаходиться в повітрі, при яких, як правило, виділяється велика кількістьенергії у вигляді тепла і світла. Типова реакція окислення - це горіння. На самому початку даної сторінки приведена реакція взаємодії метану з киснем:

CH 4 (г) + 2O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (г)

Метан відноситься до вуглеводнів (з'єднання з вуглецю і водню). При реакції вуглеводнів з киснем виділяється багато теплової енергії.

Окислювально-відновні реакції

Це реакції при яких відбувається обмін електронами між атомами реагентів. Розглянуті вище реакції, також є окислювально-відновними реакціями:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакція сполуки
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакція окислення
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакція одинарного заміщення

Максимально докладно окислювально-відновні реакції з великою кількістю прикладів вирішення рівнянь методом електронного балансу і методом напівреакцій описані в розділі

Матеріальний світ, в якому ми живемо і крихітної частинкою якого ми є, і один в той же час нескінченно різноманітний. Єдність і різноманіття хімічних речовинцього світу найбільш яскраво проявляється в генетичному зв'язку речовин, від якої потерпають в так званих генетичних рядах. Виділимо найбільш характерні ознаки таких рядів.

1. Всі речовини цього ряду повинні бути утворені одним хімічним елементом. Наприклад, ряд, записаний за допомогою наступних формул:

2. Речовини, утворені одним і тим же елементом, повинні належати до різних класів, т. Е. Відображати різні форми його існування.

3. Речовини, що утворюють генетичний ряд одного елемента, повинні бути пов'язані взаємоперетворення. За цією ознакою можна розрізняти повні і неповні генетичні ряди.

Наприклад, наведений вище генетичний ряд брому буде неповним, незавершеним. А ось наступний ряд:

вже можна розглядати як повний: він починався простим речовиноюбромом і їм же закінчився.

Узагальнюючи сказане вище, можна дати наступне визначення генетичного ряду.

генетичний ряд- це ряд речовин - представників різних класів, Є сполуками одного хімічного елемента, Пов'язаних взаємоперетворення і відбивають спільність походження цих речовин або їх генезис.

генетичний зв'язок- поняття більш загальне, ніж генетичний ряд, який є нехай і яскравим, але приватним проявом зв'язку з цим, що реалізується при будь-яких взаємних перетвореннях речовин. Тоді, очевидно, під це визначення підходить і перший наведений ряд речовин.

Існує три різновиди генетичних рядів:

Найбільш багатий ряд металу, у якого виявляються різні ступені окислення. Як приклад розглянемо генетичний ряд заліза зі ступенями окислення +2 і +3:

Нагадаємо, що для окислення заліза в хлорид заліза (II) потрібно взяти слабший окислювач, ніж для отримання хлориду заліза (III):

Аналогічно ряду металу багатший зв'язками ряд неметалла з різними ступенями окислення, наприклад, генетичний ряд сірки зі ступенями окислення +4 і +6:

Утруднення може викликати лише останній перехід. Керуйтеся правилом: щоб отримати просте речовина з окисленого з'єднання елемента, потрібно взяти для цієї мети саме відновлене його з'єднання, наприклад, летюча водневе з'єднаннянеметалла. У нашому випадку:

З цієї реакції в природі з вулканічних газів утворюється сірка.

Аналогічно для хлору:

3. Генетичний ряд металу, якому відповідають амфотерні оксид і гідроксид,дуже багатий зв'язками, т. к. вони проявляють в залежності від умов то кислотні, то основні властивості.

Наприклад, розглянемо генетичний ряд цинку:

Генетичний зв'язок між класами неорганічних речовин

Характерними є реакції між представниками різних генетичних рядів. Речовини з одного генетичного ряду, як правило, не вступають у взаємодії.

наприклад:
1. метал + неметалл = сіль

Hg + S = HgS

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

2. основний оксид + кислотний оксид = сіль

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

CaO + SiO 2 = CaSiO 3

3. основа + кислота = сіль

Cu (OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O

FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe (NO 3) 3 + 3HCl

сіль кислота сіль кислота

4. метал - основний оксид

2Ca + O 2 = 2CaO

4Li + O 2 = 2Li 2 O

5. неметалл - кислотний оксид

S + O 2 = SO 2

4As + 5O 2 = 2As 2 O 5

6. основний оксид - підстава

BaO + H 2 O = Ba (OH) 2

Li 2 O + H 2 O = 2LiOH

7. кислотний оксид - кислота

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4