Химические свойства основных классов неорганических соединений
Кислотные оксиды
Кислотный оксид + вода = кислота (исключение — SiO 2 )
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Cl 2 O 7 + H 2 O = 2HClO 4
Кислотный оксид + щелочь = соль + вода
SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O
P 2 O 5 + 6KOH = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O
Кислотный оксид + основный оксид = соль
CO 2 + BaO = BaCO 3
SiO 2 + K 2 O = K 2 SiO 3
Основные оксиды
Основный оксид + вода = щелочь (в реакцию вступают оксиды щелочных и щелочноземельных металлов)
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH
Основный оксид + кислота = соль + вода
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O
3K 2 O + 2H 3 PO 4 = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O
Основный оксид + кислотный оксид = соль
MgO + CO 2 = MgCO 3
Na 2 O + N 2 O 5 = 2NaNO 3
Амфотерные оксиды
Амфотерный оксид + кислота = соль + вода
Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O
ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O
Амфотерный оксид + щелочь = соль (+ вода)
ZnO + 2KOH = K 2 ZnO 2 + H 2 O (Правильнее: ZnO + 2KOH + H 2 O = K 2 [Zn(OH) 4 ])
Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O (Правильнее: Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ])
Амфотерный оксид + кислотный оксид = соль
ZnO + CO 2 = ZnCO 3
Амфотерный оксид + основный оксид = соль (при сплавлении)
ZnO + Na 2 O = Na 2 ZnO 2
Al 2 O 3 + K 2 O = 2KAlO 2
Cr 2 O 3 + CaO = Ca(CrO 2 ) 2
Кислоты
Кислота + основный оксид = соль + вода
2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O
3H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O
Кислота + амфотерный оксид = соль + вода
3H 2 SO 4 + Cr 2 O 3 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O
2HBr + ZnO = ZnBr 2 + H 2 O
Кислота + основание = соль + вода
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O
2HBr + Ni(OH) 2 = NiBr 2 + 2H 2 O
Кислота + амфотерный гидроксид = соль + вода
3HCl + Cr(OH) 3 = CrCl 3 + 3H 2 O
2HNO 3 + Zn(OH) 2 = Zn(NO 3 ) 2 + 2H 2 O
Сильная кислота + соль слабой кислоты = слабая кислота + соль сильной кислоты
2HBr + CaCO 3 = CaBr 2 + H 2 O + CO 2
H 2 S + K 2 SiO 3 = K 2 S + H 2 SiO 3
2HCl + Zn = ZnCl 2 + H 2
H 2 SO 4 (разб.) + Fe = FeSO 4 + H 2
Важно: кислоты-окислители (HNO 3 , конц. H 2 SO 4 ) реагируют с металлами по-другому.
Амфотерные гидроксиды
Амфотерный гидроксид + кислота = соль + вода
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O
Be(OH) 2 + 2HCl = BeCl 2 + 2H 2 O
Амфотерный гидроксид + щелочь = соль + вода (при сплавлении)
Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O
Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O
Амфотерный гидроксид + щелочь = соль (в водном растворе)
Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Zn(OH) 4 ]
Sn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Sn(OH) 4 ]
Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Be(OH) 4 ]
Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ]
Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3 [Cr(OH) 6 ]
Щелочи
Щелочь + кислотный оксид = соль + вода
Ba(OH) 2 + N 2 O 5 = Ba(NO 3 ) 2 + H 2 O
2NaOH + CO 2 = Na 2 СO 3 + H 2 O
Щелочь + кислота = соль + вода
3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O
Bа(OH) 2 + 2HNO 3 = Ba(NO 3 ) 2 + 2H 2 O
Щелочь + амфотерный оксид = соль + вода
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (Правильнее: 2NaOH + ZnO + H 2 O = Na 2 [Zn(OH) 4 ])
Щелочь + амфотерный гидроксид = соль (в водном растворе)
2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 [Zn(OH) 4 ]
NaOH + Al(OH) 3 = Na[Al(OH) 4 ]
Щелочь + растворимая соль = нерастворимое основание + соль
Ca(OH) 2 + Cu(NO 3 ) 2 = Cu(OH) 2 + Ca(NO 3 ) 2
3KOH + FeCl 3 = Fe(OH) 3 + 3KCl
Щелочь + металл (Al, Zn) + вода = соль + водород
2NaOH + Zn + 2H 2 O = Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2
2KOH + 2Al + 6H 2 O = 2K[Al(OH) 4 ] + 3H 2
Соль слабой кислоты + сильная кислота = соль сильной кислоты + слабая кислота
Na 2 SiO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + H 2 SiO 3
BaCO 3 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O + CO 2 (H 2 CO 3 )
Растворимая соль + растворимая соль = нерастворимая соль + соль
Pb(NO 3 ) 2 + K 2 S = PbS + 2KNO 3
СaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl
Растворимая соль + щелочь = соль + нерастворимое основание
Cu(NO 3 ) 2 + 2NaOH = 2NaNO 3 + Cu(OH) 2
2FeCl 3 + 3Ba(OH) 2 = 3BaCl 2 + 2Fe(OH) 3
Растворимая соль металла (*) + металл (**) = соль металла (**) + металл (*)
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu
Cu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag
Важно: 1) металл (**) должен находиться в ряду напряжений левее металла (*), 2) металл (**) НЕ должен реагировать с водой.
Возможно, вам также будут интересны другие разделы справочника по химии:
Классификация неорганических веществ
Неорганическая химия — раздел химии, изучающий строение и химические свойства неорганических веществ.
Среди простых веществ выделяют металлы и неметаллы. Среди сложных: оксиды, основания, кислоты и соли. Классификация неорганических веществ построена следующим образом:
Большинство химических свойств мы изучим по мере продвижения по периодической таблице Д.И. Менделеева. В этой статье мне хотелось бы подчеркнуть ряд принципиальных деталей, которые помогут в дальнейшем при изучении химии.
Оксиды
Все оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие имеют соответствующие им основания и кислоты (в той же степени окисления (СО)!) и охотно вступают в реакции солеобразования. К ним относятся, например:
- CuO — соответствует основанию Cu(OH)2
- Li2O — соответствует основанию LiOH
- FeO — соответствует основанию Fe(OH)2 (сохраняем ту же СО = +2)
- Fe2O3 — соответствует основанию Fe(OH)3 (сохраняем ту же СО = +3)
- P2O5 — соответствует кислоты H3PO4
Солеобразующие оксиды, в свою очередь, делятся на основные, амфотерные и кислотные.
Основным оксидам соответствуют основания в той же СО. В химических реакциях основные оксиды проявляют основные свойства, образуются исключительно металлами. Примеры: Li2O, Na2O, K2O, Rb2O CaO, FeO, CrO, MnO.
Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующего основания (реакцию идет, если основание растворимо) и с кислотными оксидами и кислотами с образованием солей. Между собой основные оксиды не взаимодействуют.
Li2O + H2O → LiOH (основный оксид + вода → основание)
Здесь не происходит окисления/восстановления, поэтому сохраняйте исходные степени окисления атомов.
Амфотерные (греч. ἀμφότεροι — двойственный)
Эти оксиды действительно имеют двойственный характер: они проявляют как кислотные, так и основные свойства. Примеры: BeO, ZnO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, MnO2, PbO, PbO2, Ga2O3.
С водой они не взаимодействуют, так как продукт реакции, основание, получается нерастворимым. Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и основными оксидами.
ZnO + KOH + H2O → K2[Zn(OH)4] (амф. оксид + основание = комплексная соль)
ZnO + N2O5 → Zn(NO3)2 (амф. оксид + кисл. оксид = соль; СО азота сохраняется в ходе реакции)
Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O (амф. оксид + кислота = соль + вода; обратите внимание на то, что СО Fe = +3 не меняется в ходе реакции)
Проявляют в ходе химических реакций кислотные свойства. Образованы металлами и неметаллами, чаще всего в высокой СО. Примеры: SO2, SO3, P2O5, N2O3, NO2, N2O5, SiO2, MnO3, Mn2O7.
Каждому кислотному оксиду соответствует своя кислота. Это особенно важно помнить при написании продуктов реакции: следует сохранять степени окисления. Некоторым кислотным оксидам соответствует сразу две кислоты.
- SO2 — H2SO3
- SO3 — H2SO4
- P2O5 — H3PO4
- N2O5 — HNO3
- NO2 — HNO2, HNO3
Кислотные оксиды вступают в реакцию с основными и амфотерными, реагируют с основаниями. Реакции между кислотными оксидами не характерны.
SO2 + Na2O → Na2SO3 (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +4)
SO3 + Li2O → Li2SO4 (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +6)
P2O5 + NaOH → Na3PO4 + H2O (кисл. оксид + основание = соль + вода)
При реакции с водой кислотный оксид превращается в соответствующую ему кислоту. Исключение SiO2 — не реагирует с водой, так как продукт реакции — H2SiO3 является нерастворимой кислотой.
Несолеобразующие оксиды — оксиды неметаллов, которые не имеют соответствующих им гидроксидов и не вступают в реакции солеобразования. К таким оксидам относят:
- CO
- N2O
- NO
- SiO
- S2O
Реакции несолеобразующих оксидов с основаниями, кислотами и солеобразующими оксидов редки и не приводят к образованию солей. Некоторые из несолеобразующих оксидов используют в качестве восстановителей:
FeO + CO → Fe + CO2 (восстановление железа из его оксида)
Основания
Основания — химические соединения, обычно характеризуются диссоциацией в водном растворе с образованием гидроксид-анионов. Растворимые основания называются щелочами: NaOH, LiOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.
Гидроксиды щелочных металлов (Ia группа) называются едкими: едкий натр — NaOH, едкое кали — KOH.
Основания классифицируются по количеству гидроксид-ионов в молекуле на одно-, двух- и трехкислотные.
Так же, как и оксиды, основания различаются по свойствам. Все основания хорошо реагируют с кислотами, даже нерастворимые основания способны растворяться в кислотах. Также нерастворимые основания при нагревании легко разлагаются на воду и соответствующий оксид.
NaOH + HCl → NaCl + H2O (основание + кислота = соль + вода — реакция нейтрализации)
Mg(OH)2 → (t) MgO + H2O (при нагревании нерастворимые основания легко разлагаются)
Если в ходе реакции основания с солью выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода), то такая реакция идет. Нерастворимые основания с солями почти не реагируют.
Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH3 + H2O (в ходе реакции образуется нестойкое основание NH4OH, которое распадается на NH3 и H2O)
KOH + BaCl2 ↛ реакция не идет, так как в продуктах нет газа/осадка/слабого электролита (воды)
В растворах щелочей pH > 7, поэтому лакмус окрашивает их в синий цвет.
Амфотерные оксиды соответствуют амфотерным гидроксидам. Их свойства такие же двойственные: они реагирую как с кислотами — с образованием соли и воды, так и с основаниями — с образованием комплексных солей.
Al(OH)3 + HCl → AlCl3 + H2O (амф. гидроксид + кислота = соль + вода)
Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4] (амф. гидроксид + основание = комплексная соль)
При нагревании до высоких температур комплексные соли не образуются.
Al(OH)3 + KOH → (t) KAlO2 + H2O (амф. гидроксид + основание = (прокаливание) соль + вода — при высоких температурах вода испаряется, и комплексная соль образоваться не может)
Кислоты
Кислота — химическое соединение обычно кислого вкуса, содержащее водород, способный замещаться металлом при образовании соли. По классификации кислоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные.
Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которое способна отдать молекула кислоты, реагируя с основанием. Определять основность кислоты по числу атомов водорода в ней — часто верный способ, но не всегда: например, борная кислота H3BO3 является слабой одноосновной кислотой, фосфористая кислота H3PO3 — двухосновной кислотой.
Кислоты отлично реагируют с основными оксидами, основаниями, растворяя даже те, которые выпали в осадок (реакция нейтрализации). Также кислоты способны вступать в реакцию с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода (то есть способны вытеснить его из кислоты).
H3PO4 + LiOH → Li3PO4 + H2O (кислота + основание = соль + вода — реакция нейтрализации)
Zn + HCl → ZnCl2 + H2↑ (реакция идет, так как цинк стоил в ряду активности левее водорода и способен вытеснить его из кислоты)
Cu + HCl ↛ (реакция не идет, так как медь расположена в ряду активности правее водорода, менее активна и не способна вытеснить его из кислоты)
Существуют нестойкие кислоты, которые в водном растворе разлагаются на кислотный оксид (газ) и воду — угольная и сернистая кислоты:
- H2CO3 → H2O + CO2↑
- H2SO3 → H2O + SO2↑
Записать эти кислоты в растворе в виде «H2CO3 или H2SO3» — будет считаться ошибкой. Пишите угольную и сернистую кислоты в разложившемся виде — виде газа и воды.
Все кислоты подразделяются на сильные и слабые. Напомню, что мы составили подробную таблицу сильных и слабых кислот (и оснований!) в теме гидролиз. В реакции из сильной кислоты (соляной) можно получить более слабую, например, сероводородную или угольную кислоту.
Однако невозможно (и противоречит законам логики) получить из более слабой кислоты сильную, например из уксусной — серную кислоту. Природу не обманешь 🙂
K2S + HCl → H2S + KCl (из сильной — соляной кислоты — получили более слабую — сероводородную)
K2SO4 + CH3COOH ↛ (реакция не идет, так как из слабой кислоты нельзя получить сильную: из уксусной — серную)
Подчеркну важную деталь: гидроксиды это не только привычные нам NaOH, Ca(OH)2 и т.д., некоторые кислоты также считаются кислотными гидроксидами, например серная кислота — H2SO4. С полным правом ее можно записать как кислотный гидроксид: SO2(OH)2
В завершении подтемы кислот предлагаю вам вспомнить названия основных кислот и их кислотных остатков.
Соль — ионное соединение, образующееся вместе с водой при нейтрализации кислоты основанием (не единственный способ). Водород кислоты замещается металлом или ионом аммония (NH4). Наиболее известной солью является поваренная соль — NaCl.
По классификации соли бывают:
- Средние — продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: KNO3, NaCl, BaSO4, Li3PO4
- Кислые — продукт неполного замещения атомов водорода: LiHSO4, NaH2PO4 и Na2HPO4 (гидросульфат лития, дигидрофосфат и гидрофосфат натрия)
- Основные — продукт неполного замещения гидроксогрупп на кислотный остаток: CrOHCl (хлорид гидроксохрома II)
- Двойные — содержат два разных металла и один кислотный остаток (NaCr(SO4)2
Блиц-опрос по теме Классификация неорганических веществ
Свойства основных классов неорганических соединений
Основные классы неорганических соединений
Неорганическими называют соединения, которые не содержат углерод. Также в порядке исключения к ним относят некоторые вещества на основе углерода: карбонаты, карбиды, карбонилы металлов, цианиды и цианаты, оксиды углерода.
Неорганические соединения разделяют на простые (содержат атомы одного элемента) и сложные (образуются из атомов двух и более элементов).
Простые и сложные вещества также подразделяют на классы.
Классы простых веществ — это металлы, неметаллы, амфотерные вещества и благородные газы.
Классы сложных неорганических веществ — основания, оксиды, кислоты и соли.
Основные свойства простых неорганических веществ
Металлы:
- имеют металлический блеск;
- находятся в твёрдом агрегатном состоянии (кроме жидкой ртути Hg);
- обладают тепло- и электропроводностью;
- прочные, пластичные и ковкие (за исключением хрупких: марганец Mn, висмут V, сурьма Sb, кобальт Co, хром Cr);
- в химических реакциях металлы обычно восстановители (легко отдают свои электроны);
- вытесняют водород из кислот.
Неметаллы — химические элементы, не обладающие металлическими свойствами:
- не имеют блеска, ковкости;
- слабо проводят тепло (исключение: графит) и электрический ток — диэлектрики (исключение: графит и чёрный фосфор);
- могут быть в разных агрегатных состояниях: газообразные — водород H 2 , кислород O 2 , хлор C l 2 и др.; жидкие — бром Br2; твёрдые — углерод C, фосфор P;
- в химических реакциях чаще всего выступают в роли окислителей (присоединяют дополнительные электроны);
- входят в состав кислотных остатков.
Амфотерные вещества проявляют и металлические (оснóвные), и неметаллические (кислотные) свойства: бериллий Be, алюминий Al, свинец Pb, цинк Zn, железо Fe, марганец Mn и другие.
Благородные (инертные) газы — гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe и радиоактивный радон Rn:
- входят в состав воздуха (кроме Rn);
- не имеют цвета, вкуса и запаха;
- вступают в реакции с другими веществами только в специально созданных условиях;
- лучше, чем другие газы, проводят электрический ток, при этом светятся: неон — оранжевый, криптон — зелёный, ксенон — фиолетовый и др.
Основные свойства сложных неорганических веществ
Оксиды — соединения двух химических элементов, один из которых — кислород.
- могут быть газообразными (оксид углерода (IV) C O 2 , оксид азота (IV) N O 2 ), жидкими (оксид водорода H 2 O или вода) и твёрдыми (оксид фосфора (V) P 2 O 5 , оксид алюминия A l 2 O 3 );
- имеют разнообразные окраски: оксид меди (II) CuO — чёрный, оксид кальция CaO (негашеная известь) — белый, оксид хрома (VI) C r 2 O 3 — зелёный и т.п.;
- некоторые ядовиты: оксид углерода (II) CO или угарный газ; диоксид серы S O 2 , диоксид азота N O 2 .
По химическим характеристикам оксиды подразделяют на:
- Несолеобразующие — NO, N 2 O , CO и SiO (им не соответствуют кислоты).
- Солеобразующие:
- оснóвные — оксиды металлов со степенями окисления +1, +2 (оксид натрия NaO, оксид магния MgO), кроме амфотерных; соответствуют основаниям;
- кислотные — оксиды неметаллов (кроме несолеобразующих): оксид серы (VI) S O 3 , оксид фосфора (V) P 2 O 5 и металлов со степенями окисления выше +5: оксид хрома (VI) C r O 3 , оксид марганца (VII) M n 2 O 7 ; соответствуют кислотам;
- амфотерные — оксиды металлов со степенями окисления +2: только Beo, ZnO, SnO, PbO (соответственно, оксиды бериллия, цинка, олова, свинца); +3: все, кроме оксида лантана L a 2 O 3 и +4: оксид марганца (IV) M n O 2 и др.; проявляют и оснóвные, и кислотные свойства;
- двойные — состоят из двух оксидов с разными степенями окисления металла: F e 3 O 4 (железная окалина), P b 2 O 3 (окись свинца).
Основания — соединения катиона металла (амфотерного элемента или иона N H 4 + ) и гидроксид-аниона -OH.
- все находятся в твёрдом виде и не имеют запаха, кроме гидроксида аммония N H 4 O H (нашатырный спирт, аммиачная вода) — он жидкий и с резким характерным запахом аммиака;
- мягкие на ощупь;
- почти все основания белого цвета (гидроксид лития LiOH, гидроксид магния M g ( O H ) 2 и др.), но встречаются и окрашенные: гидроксид меди (I) CuOH — жёлтый, гидроксид меди (II) C u ( O H ) 2 — голубой, гидроксид железа (III) F e ( O H ) 3 — красно-коричневый.
Изменяют окраску индикаторов:
- фенолфталеин (бесцветный) → малиновый;
- метиловый оранжевый → жёлтый;
- лакмус фиолетовый → синий.
В зависимости от отношения к воде основания подразделяют на:
- Растворимые в воде — щёлочи: образуют щелочные металлы 1А группы: гидроксид калия KOH, гидроксид рубидия RbOH и др.; щелочно-земельные металлы 2А группы, начиная с кальция: гидроксид кальция или гашёная известь C a ( O H ) 2 , гидроксид стронция S r ( O H ) 2 и гидроксид бария B a ( O H ) 2 .
- Нерастворимые в воде — образуют все остальные металлы, в том числе амфотерные.
Кислоты — соединения анионов кислотных остатков с катионами водорода, которые могут замещаться на катионы металлов.
- могут находиться в твёрдом (ортофосфорная H 3 P O 4 , борная H 3 B O 3 ), жидком (азотная H N O 3 , серная H 2 S O 4 ) или газообразном (сероводородная H 2 S , соляная HCl) виде;
- едкие (кроме кремниевой H 2 S i O 3 );
- кислые на вкус, бесцветные;
- некоторые имеют резкий запах (HCl — запах хлористого водорода; H N O 3 — резкий неприятный запах; H 2 S — специфический запах тухлых яиц);
- растворимы в воде, кроме кремниевой H 2 S i O 3 и борной H 3 B O 3 ;
- бывают летучие ( H 2 S , H N O 3 , H C l ) и нелетучие ( H 2 S O 4 , H 3 P O 4 ).
Меняют цвет индикаторов:
- метиловый оранжевый → розовый;
- лакмус фиолетовый → красный;
- фенолфталеин остаётся бесцветным.
Соли — соединения одного или нескольких катионов (или подобных ионов, например, N H 4 + и анионов кислотного остатка (одного или нескольких).
- твёрдые кристаллические вещества чаще белого, но бывают разного цвета: сульфиды серебра A g 2 S , свинца (II) PbS и железа (II) FeS — чёрные; соли железа (III) и их концентрированные растворы — бурые; растворы солей меди (II) — синие и т.д.;
- растворы солей хорошо проводят электрический ток;
- по отношению к воде подразделяют на растворимые и нерастворимые (проверяют по таблице растворимости солей).
Генетическая связь классов неорганических соединений
Химические свойства веществ основных классов неорганических соединений дают им возможность вступать в реакции между собой: см. таблицу 1.
неметалл | кислотный оксид | кислота | соль |
металл | |||
основный оксид | не реагируют | ||
основание | не реагирует | ||
Оксиды | Основания (гидроксиды оснóвные и амфотерные) | Кислоты | Соли |