Химия

Урок 8: Оксиды, кислоты, основания

Оксиды, кислоты, основания

Химические вещества неорганической природы повсюду нас окружают. Вода, кругом вода, а известно Вам, что название этого вещества оксид водорода. При дыхании поглощается кислород, и выделяется оксид углерода (IV), знаменитый названием углекислый газ. Формулы оксидов этих Н2О и СО2. А в детстве забравшись в малинник, чувствуете жжение, виной тому служит крапива, похожие ощущения можете ощутить при встрече с рыжими муравьями. Причиной является содержание муравьиной кислоты. Кислое яблоко, лимон также содержат кислоты. Они относятся к органическим кислотам. А вот раствор кислоты соляной, который является основой желудочного сока, относится к неорганическим кислотам. Остаток фосфорной кислоты входит в состав молекулы ДНК. Прибегая с улицы, идём руки мыть мылом и садимся обедать. На столе всегда хлеб и соль.

План урока:

Оксиды

Кислоты

Основания

Соли

 

Оксиды

В состав оксидов ВСЕГДА входит ТОЛЬКО два элемента, один из которых будет кислород. В этом классе соединений срабатывает правило, третий элемент лишний, он не запасной, его просто не должно быть. Второе правило, степень окисления кислорода равна -2. Из выше сказанного, определение оксидов будет звучать в следующем виде.

1hfhf

Оксиды в природе нас окружают повсюду, честно говоря, сложно представить нашу планету без двух веществ – это вода Н2О и песок SiO2.

Вы можете задаться вопросом, а что бывают другие бинарные соединения с кислородом, которые не будут относиться к оксидам.

Поранившись, Вы обрабатываете рану перекисью водорода Н2О2. Или для примера соединение с фтором OF2. Данные вещества вписываются в определение, так как состоят из 2 элементов и присутствует кислород. Но давайте определим степени окисления элементов.

2hfhf

Данные соединения не относятся к оксидам, так как степень окисления кислорода не равна -2.

Кислород, реагируя с простыми, а также сложными веществами образует оксиды. При составлении уравнения реакции, важно помнить, что элементу О свойственна валентность II (степень окисления -2), а также не забываем о коэффициентах. Если не помните, какую высшую валентность имеет элемент, советуем Вам воспользоваться периодической системой, где можете найти формулу высшего оксида.

3hfhf

Рассмотрим на примере следующих веществ кальций Са, мышьяк As и алюминий Al.

4hfhf

Подобно простым веществам реагируют с кислородом сложные, только в продукте будет два оксида. Помните детский стишок, а синички взяли спички, море синее зажгли, а «зажечь» можно Чёрное море, в котором содержится большое количество сероводорода H2S. Очевидцы землетрясения, которое произошло в 1927 году, утверждают, что море горело.

5hfhf

Чтобы дать название оксиду вспомним падежи, а именно родительный, который отвечает на вопросы: Кого? Чего? Если элемент имеет переменную валентность в скобках её необходимо указать.

6hfhf

Классификация оксидов строится на основе степени окисления элемента, входящего в его состав.

7hfhf

Реакции оксидов с водой определяют их характер. Но как составить уравнение реакции, а тем более определить состав веществ, строение которых Вам ещё не известно. Здесь приходит очень простое правило, необходимо учитывать, что эта реакция относиться к типу соединения, при которой степень окисления элементов не меняется.

Возьмём основный оксид, степень окисления входящего элемента +1, +2(т.е. элемент одно- или двухвалентен). Этими элементами будут металлы. Если к этим веществам прибавить воду, то образуется новый класс соединений – основания, состава Ме(ОН)n, где n равно 1, 2 или 3, что численно отвечает степени окисления металла, гидроксильная группа ОН- имеет заряд –(минус), что отвечает валентности I.При составлении уравнений не забываем о расстановке коэффициентов.

8hfhf

Аналогично реагируют с водой и кислотные оксиды, только продуктом будет кислота, состава НхЭОу. Как и в предыдущем случае, степень окисления не меняется, тип реакции - соединение. Чтобы составить продукт реакции, ставим водород на первое место, затем элемент и кислород.

9hfhf

Особо следует выделить оксиды неметаллов в степени окисления +1 или +2, их относят к несолеобразующим. Это означает, что они не реагируют с водой, и не образуют кислоты либо основания. К ним относят CO, N2O, NO.

Чтобы определить будет ли оксид реагировать с водой или нет, необходимо обратиться в таблицу растворимости. Если полученное вещество растворимо в воде, то реакция происходит.

10jgjg
 

11jgjg

Золотую середину занимают амфотерные оксиды. Им могут соответствовать как основания, так и кислоты, но с водой они не реагируют. Они образованные металлами в степени окисления +2 или +3, иногда +4. Формулы этих веществ необходимо запомнить.

12jgjg

 

Кислоты

Если в состав оксидов обязательно входит кислород, то следующий класс узнаваем будет по наличию атомов водорода, которые будут стоять на первом месте, а за ними следовать, словно нитка за иголкой, кислотные остатки.

13jgjg

В природе существует большое количество неорганических кислот. Но в школьном курсе химии рассматривается только их часть. В таблице 1 приведены названия кислот.

14jgjg

Валентность кислотного остатка определяется количеством атомов водорода. В зависимости от числа атомов Н выделяют одно- и многоосновные кислоты.

15jgjg

Если в состав кислоты входит кислород, то они называются кислородсодержащими, к ним относится серная кислота, угольная и другие. Получают их путём взаимодействия воды с кислотными оксидами. Бескислородные кислоты образуются при взаимодействии неметаллов с водородом.

16jgjg

Только одну кислоту невозможно получить подобным способом – это кремниевую. Отвечающий ей оксид SiO2 не растворим в воде, хотя честно говоря, мы не представляем нашу планету без песка.

 

Основания

Для этого класса соединений характерно отличительное свойство, их ещё называют вещества гидроксильной группы - ОН.

17jgjg

Чтобы дать название, изначально указываем класс – гидроксиды, потом добавляем чего, какого металла.

18jgjg

Классификация оснований базируется на их растворимости в воде и по числу ОН-групп.

19jgjg

Следует отметить, что гидроксильная группа, также как и кислотный остаток, это часть целого. Невозможно получить кислоты путём присоединения водорода к кислотному остатку, аналогично, чтобы получить основание нельзя писать уравнение в таком виде.

Na + OH →NaOH        или            H2 + SO4→ H2SO4

В природе не существуют отдельно руки или ноги, эта часть тела. Варианты получения кислот были описаны выше, рассмотрим, как получаются основания. Если к основному оксиду прибавить воду, то результатом этой реакции должно получиться основание. Однако не все основные оксиды реагируют с водой. Если в продукте образуется щёлочь, значит, реакция происходит, в противном случае реакция не идёт.

20jgjg

Данным способом можно получить только растворимые основания. Подтверждением этому служат реакции, которые вы можете наблюдать. На вашей кухне наверняка есть алюминиевая посуда, это могут быть кастрюли или ложки. Эта кухонная утварь покрыта прочным оксидом алюминия, который не растворяется в воде, даже при нагревании. Также весной можно наблюдать, как массово на субботниках белят деревья и бордюры. Берут белый порошок СаО и высыпают в воду, получая гашеную известь, при этом происходит выделение тепла, а это как вы помните, признак химического процесса.

Раствор щёлочи можно получить ещё одним методом, путём взаимодействия воды с активными металлами. Давайте вспомним, где они размещаются в периодической системе – I, II группа. Реакция будет относиться к типу замещения.

21jgjg

Напрашивается вопрос, а каким же образом получаются нерастворимые основания. Здесь на помощь придёт реакция обмена между щёлочью и растворимой солью.

22jgjg

 

Соли

С представителями веществ этого класса вы встречаетесь ежедневно на кухне, в быту, на улице, в школе, сельском хозяйстве.

23jgjg

Объединяет все эти вещества, что они содержат атомы металла и кислотный остаток. Исходя из этого, дадим определение этому классу.

24jgjg

Средние соли – это продукт полного обмена между веществами, в которых содержатся атомы металла и кислотный остаток (КО) (мы помним, что это часть чего-то, которая не имеет возможности существовать отдельно).

Выше было рассмотрено 3 класса соединений, давайте попробуем подобрать комбинации, чтобы получить соли, типом реакции обмена.

25jgjg

Чтобы составить название солей, необходимо указать название кислотного остатка, и в родительном падеже добавить название металла.

Ca(NO3)2– нитрат (чего) кальция, CuSO4– сульфат (чего) меди (II).

Наверняка многие из вас что-то коллекционировали, машинки, куклы, фантики, чтобы получить недостающую модель, вы менялись с кем-то своей. Применим этот принцип и для получения солей. К примеру, чтобы получить сульфат натрия необходимо 2 моль щёлочи и 1 моль кислоты. Допустим, что в наличии имеется только 1 моль NaOH, как будет происходить реакция? На место одного атома водорода станет натрий, а второму Н не хватило Na. Т.е в результате не полного обмена между кислотой и основанием получаются кислые соли. Название их не отличается от средних, только необходимо прибавить приставку гидро.

26jgjg

Однако бывают случаи, с точностью наоборот, не достаточно атомов водорода, чтобы связать ОН-группы. Результатом этой недостачи являются основные соли. Допустим реакция происходит между Ва(ОН)2 и HCl. Чтобы связать две гидроксильные группы, требуется два водорода, но предположим, что они в недостаче, а именно в количестве 1. Реакция пойдёт по схеме.

27jgjg

Особый интерес и некоторые затруднения вызывают комплексные соли, своим внешним, казалось,громоздким и непонятным видом, а именно квадратными скобками:K3[Fe(CN)6] или [Ag(NH3)2]Cl. Но не страшен волк, как его рисуют, гласит поговорка. Соли состоят из катионов (+) и анионов (-). Аналогично и с комплексными солями.

28jgjg

Образует комплексный ион элемент-комплексообразователь, обычно это атом металла, которого, как свита, окружают лиганды.

29jgjg
Источник

Теперь необходимо справиться с задачей дать название этому типу солей.

30jgjg

Попробуем дать название K3[Fe(CN)6]. Существует главный принцип, чтение происходит справа налево. Смотрим, количество лигандов, а их роль выполняют циано-группы CN, равно 6 – приставка гекса. В комплексообразователем будут ионы железа. Значит, вещество будет иметь название гексацианоферрат(III) (чего) калия.

31jgjg

Образование комплексных солей происходит путём взаимодействия, к примеру, амфотерных оснований с растворами щелочей. Амфотерность проявляется способностью оснований реагировать как с кислотами, так и щелочами. Так возьмём гидроксид алюминия или цинка и подействуем на них кислотой и щёлочью.

32jgjg

В природе встречаются соли, где на один кислотный остаток приходится два разных металла. Примером таких соединений служат алюминиевые квасцы, формула которых имеет вид KAl(SO4)2. Это пример двойных солей.

33jgjg

Из всего вышесказанного можно составить обобщающую схему, в которой указаны все классы неорганических соединений.

34jgjg
 

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Формулы солеобразующих оксидов:
1NO
2CuO
3P2O5
4N2O
5Na2O2
6OF2
Ответить
23
Вопрос: 2
При взаимодействии оксида ВаО с водой образуется:
1Щёлочь
2Кислота
3Оксид
4Соль
5Реакция не происходит
Ответить
1
Вопрос: 3
Одноосновные кислоты образуются в результате взаимодействия:
1SO3 + H2O →
2CaO + H2O →
3H2 + Cl2
4H2 + S →
5H2 + Br2
Ответить
35
Вопрос: 4
Формула нерастворимого основания:
1CuOHCl
2Ba(OH)2
3NaCl
4ВаSO4
5Cu(OH)2
Ответить
5
Вопрос: 5
Формула кислой соли:
1CaCl2
2BaOHCl
3CaSO4
4KHSO3
5HNO3
Ответить
4
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Формулы солеобразующих оксидов:
1) NO 2) CuO 3) P2O5 4) N2O 5) Na2O2 6) OF2
2 вопрос:

При взаимодействии оксида ВаО с водой образуется:
1) Щёлочь 2) Кислота 3) Оксид 4) Соль 5) Реакция не происходит
3 вопрос:

Одноосновные кислоты образуются в результате взаимодействия:
1) SO3 + H2O → 2) CaO + H2O → 3) H2 + Cl2 4) H2 + S → 5) H2 + Br2
4 вопрос:

Формула нерастворимого основания:
1) CuOHCl 2) Ba(OH)2 3) NaCl 4) ВаSO4 5) Cu(OH)2
5 вопрос:

Формула кислой соли:
1) CaCl2 2) BaOHCl 3) CaSO4 4) KHSO3 5) HNO3
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: CuO
1 вопрос: P2O5
2 вопрос: Щёлочь
3 вопрос: H2 + Cl2
3 вопрос: H2 + Br2
4 вопрос: Cu(OH)2
5 вопрос: KHSO3