Сборник основных формул по химии для ВУЗов

Рябов М. А.

Невская Е. Ю.

Сорокина Е. А.

Шешко Т. Ф.

II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

 

 

1. Основные классы неорганических соединений

 

 

1.1. Оксиды

Оксиды – сложные вещества, состоящие из атомов кислорода в степени окисления -2 и атомов другого элемента.

Номенклатура: Fe2O3 – оксид железа(III), Cl2O – оксид хлора(I).

Классификация оксидов

Несолеобразующие (безразличные) оксиды: CO, SiO, NO, N2O.

Солеобразующие оксиды:

основные – оксиды металлов в степени окисления +1, +2,

амфотерные – оксиды металлов в степени окисления +2, +3, +4,

кислотные – оксиды металлов в степени окисления +5, +6, +7 и

оксиды неметаллов в степени окисления +1 – +7.

Получение оксидов

Горение простых веществ:

С + O2 = CO2

2Са + O2 = 2СаО

Горение (обжиг) сложных веществ:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2Н2O

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Разложение сложных веществ:

CaCO3 →t→ СаО + CO2

2Fe(OH)3 →t→ Fe2O3 + ЗН2O

Химические свойства оксидов

Основным оксидам (Na2O, CaO, CuO, FeO) соответствуют основания.

СаО + Н2O = Са(OH)2 (растворимы оксиды металлов IA– и IIА-групп, кроме Be, Mg)

CuO + Н2O ≠ (оксиды остальных металлов нерастворимы)

СаО + CO2 = CaCO3

СаО + 2HCl = CaCl2 + Н2O

Кислотным оксидам (CO2, Р2O5, СrO3, Mn2O7) соответствуют кислоты.

SO2 + Н2O = H2SO3 (кислотные оксиды, кроме SiO2, растворимы в воде)

SO2 + СаО = CaSO3

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + Н2O

Амфотерным оксидам (ZnO, Al2O3, Cr2O3, ВеО, РЬО) соответствуют амфотерные гидроксиды.

ZnO + H2O ≠ (амфотерные оксиды нерастворимы в воде)

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + Н2O

ZnO + 2NaOH →t→ Na2ZnO2 + Н2O (при нагревании или сплавлении)

ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (в разбавленном растворе)

 

1.2. Основания

Основания – сложные вещества, состоящие из атомов металла и гидроксиль-ных групп; основания – электролиты, образующие при диссоциации в качестве анионов только анионы гидроксила.

Номенклатура: Fe(OH)3 – гидроксид железа(III).

Классификация оснований:

– растворимые (щелочи) NaOH, KOH;

– нерастворимые Fe(OH)2, Mg(OH)2;

– амфотерные Zn(OH)2, Al(OH)3, Ве(OH)2, Сr(OH)3;

– однокислотные NaOH, KOH;

– двухкислотные Ва(OH)2, Zn(OH)2;

– трехкислотные Al(OH)3, Сr(OH)3.

Получение оснований

Получение щелочей:

2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2

Na2O + Н2O = 2NaOH

Получение нерастворимых и амфотер-ных оснований:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Свойства щелочей:

NaOH → Na+ + OH¯ (α = 1, фенолфталеин – красный)

NaOH + HCl = NaCl + H2O (реакция нейтрализации)

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

2NaOH + Zn(OH)2 = Na2[Zn(OH)4]

2NaOH + Al2O3 →t→ 2NaAlO2 + H2O

2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4

2NaOH + Zn + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

2NaOH + 2Al + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

2NaOH + Si + H2O = Na2SiO3 + 2H2

Свойства нерастворимых оснований:

Fe(OH)2 ↔ FeOH+ + OH¯ (α << 1);

FeOH+ ↔ Fe2+ + OH‾ (α << 1)

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O

Fe(OH)2 →t→ FeO + H2O

Свойства амфотерных оснований:

Al3++ ЗOH¯ + Н2O ↔ Al(OH)3↓ + Н2O ↔ [Al(OH)4]¯ + Н+

Al(OH)3 + ЗHCl = AlCl3 + ЗН2O

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

2Al(OH)3 →t→ Al2O3 + ЗН2O

 

1.3. Кислоты

Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка; кислоты – электролиты, образующие при диссоциации в качестве катионов только катионы водорода.

Номенклатура кислот и кислотных остатков:

Классификация кислот:

– одноосновные HCl

– двухосновные H2S

– трехосновные Н3PO4

– кислородсодержащие HNO3

– бескислородные HCl

Получение кислот

CO2 + Н2O = Н2CO3 (кроме SiO2)

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3↓

H2 + Cl2 = 2HCl

Химические свойства кислот

HCl → H+ + CI¯ (α =1) (лакмус – красный)

CH3COOH ↔ CH3COO¯ + H+ (α << 1)

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (металл в ряду напряжений до Н)

Cu + HCl ≠ (не идет, металл в ряду напряжений после Н)

2HCl + CuO = CuCl2 + Н2O

2HCl + Cu(OH)2 = CuCl2 + 2Н2O

2HCl + ZnO = ZnCl2 + Н2O

3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3Н2O

2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2↑ (выделяется газ)

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3 (образуется осадок)

 

1.4. Соли

Соли – сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка.

Соли – электролиты, образующие при диссоциации катионы металла или аммония и анионы кислотного остатка.

Номенклатура солей

Na2HPO4 – гидрофосфат натрия

Са(Н2PO4)2 – дигидрофосфат кальция

AlOHSO4 – гидроксид сульфат алюминия

KMgF3 – фторид калия магния

NaCl • NaF – фторид хлорид натрия

NaNH4HPO4 – гидрофосфат аммония натрия

Na2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат натрия

Классификация солей

– средние – MgCl2, Na3PO4

– кислые – Na2HPO4, Ca(H2PO4)2

– основные – MgOHCl, (Al(OH)2)2SO4

– смешанные – NaCl • NaF, CaBrCl

– двойные – KMgF3, KAl(SO4)2

– комплексные – Na2[Zn(OH)4], K3[Cr(OH)6]

– кристаллогидраты – CuSO4 • 5H2O

Получение солей (на примере получения CuS0 4 )

Cu + 2H2SO4 конц = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

CuO + SO3 = CuSO4

Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

CuCO3 + H2SO4 = CuSO4 + H2O + CO2

CuCl2 + Ag2SO4 = CuSO4 + 2AgCl↓

Химические свойства солей

NaHCO3 → Na+ + HCO3¯ (α = 1)

HCO3¯ ↔ H+ + CO32- (α << 1)

MgOHCl → MgOH+ + CI¯ (α = 1)

MgOH+ ↔ Mg2+ + OH¯ (α << 1)

NaHSO4 → Na+ + Н+ + SO4¯ (α = 1)

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 (Fe до Cu в ряду напряжений)

Pb + ZnCl2 ≠ (Pb после Zn в ряду напряжений)

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (осадок)

CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4 (осадок)

CuSO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + CuCl2 (осадок)

Разложение некоторых солей при нагревании

Ca(HCO3)2 →t→ CaCO3↓ + H2O + CO2 (при кипячении воды)

CaCO3 →t→ CaO + CO2 (роме устойчивых карбонатов щелочных металлов)

2NaNO3 →t→ 2NaNO2 + O2 (металл до Mg в ряду напряжений)

2Pb(NO3)2 →t→ 2РbO + 4NO2 + O2 (металл от Mg до Cu в ряду напряжений)

2AgNO3 →t→ 2Ag + 2NO2 + O2 (металл после Cu в ряду напряжений)

NH4Cl →t→ NH3 + HCl (при охлаждении идет в противоположном направлении)

NH4NO3 →t→ N2O + 2Н2O (получение «веселящего» газа)

NH4NO2 →t→ N2 + 2H2O (получение азота в лаборатории)

(NH4)2Cr2O7 →t→ N2 + Cr2O3 + 4Н2O (реакция «вулкан»)

4KClO3 →400 °C→ KCl + 3KClO4

2KClO3 →t, MnO 4 → 2KCl + 3O2

2КMnO4 →t→ К2MnO4 + MnO2 + O2

Связь между классами соединений

Металл ↔ основный оксид ↔ основание ↔ соль

Неметалл ↔ кислотный оксид ↔ кислота ↔ соль

 

2. IА-группа

 

Щелочные металлы Li, Na, К, Rb, Cs, Fr.

Атомы этих элементов имеют электронную формулу ns 1 . Они являются сильными восстановителями. Их активность растет от лития к цезию. Для них характерна степень окисления +1. В природе щелочные металлы находятся в виде хлоридов, сульфатов, карбонатов, силикатов и т. д.

Щелочные металлы мягкие, легко режутся ножом, на свежем срезе имеют серебристую окраску. Все они легкие и легкоплавкие металлы с хорошей электропроводностью. В парообразном состоянии атомы щелочных металлов образуют молекулы Э2, например Na2.

 

2.1. Получение и химические свойства щелочных металлов

Получение

2NaCl →электролиз расплава→ 2Na + Cl2

KCl + Na →800ºС→ К + NaCl

Горение в кислороде

4Li + O2 →t→ 2Li2O

2Na + O2 →t→ Na2O2

К + O2 →t→ KO2

Реакции с другими неметаллами

2Na + Cl2 = 2NaCl

2Na + H2 →t→ 2NaH

2К + S = K2S

6Li + N2 = 2Li3N

Реакции с водой и разбавленными кислотами

2Na + 2Н2O = 2NaOH + H2↑

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑

 

2.2. Получение и химические свойства соединений щелочных металлов

Оксиды. Оксиды щелочных металлов являются активными основными оксидами.

4Li + O2 →t→ 2Li2O

Na2O2 + 2Na →t→ 2Na2O

Na2O + Н2O = 2NaOH

Na2O + CO2 = Na2CO3

Na2O(тв) + Al2O3(тв) →t→ 2NaAlO2

Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O

Гидроксиды. Гидроксиды щелочных металлов – растворимые основания, щелочи. Их степень диссоциации увеличивается от LiOH к CsOH.

NaOH → Na+ + OH¯ (α ≈ 1)

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + Н2O

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

2NaOH + Zn + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

2NaOH + ZnO →t→ Na2ZnO2 + H2O

NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]

3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3↓ + 3NaCl

Гидриды. Гидриды щелочных металлов – восстановители.

NaH + Н2O = NaOH + Н2

NaH + HCl = NaCl + H2

NaH + Cl2 →t→ NaCl + HCl

Пероксиды и надпероксиды. Являются окислителями.

Na2O2 + 2Н2O = 2NaOH + H2O2

Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

Na2O2 + 2KI + 2H2SO4 = Na2SO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O

Na2O2 + CO →t→ Na2CO3

2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2

2KO2 + CO →t→ K2CO3 + O2

Соли. Хорошо растворяются в воде. Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет, соли натрия – в желтый цвет, соли калия – в светло-фиолетовый цвет. Соли щелочных металлов со слабыми кислотами гидролизуются, создавая щелочную среду.

Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH

2Na+ + CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯ + 2Na+

CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯

 

3. IIА-группа

 

Элементы IIА-группы имеют электронную формулу ns 2 . Все они являются металлами, сильными восстановителями, несколько менее активными, чем щелочные металлы. Для них характерна степень окисления +2 и валентность II. Щелочноземельные металлы: Са, Sr, Ba, Ra. В природе элементы IIА-группы находятся в виде солей: сульфатов, карбонатов, фосфатов, силикатов. Элементы IIА-группы представляют собой легкие серебристые металлы, более твердые, чем щелочные металлы.

 

3.1. Получение и химические свойства простых веществ

Элементы IIА-группы – менее активные восстановители, чем щелочные металлы. Их восстановительные свойства увеличиваются от бериллия к радию. Кислород воздуха окисляет Са, Sr, Ba, Ra при обычной температуре. Mg и Be покрыты оксидными пленками и окисляются кислородом только при нагревании:

CaCl2  →электролиз расплава→ Са + Cl2

2Са + O2 →t→ 2СаО

2Mg + O2 →t→ 2MgO

Са + Cl2 = CaCl2

Са + Н2 →t→ СаН2

Са + 2С →t→ СаС2

Са + 2Н2O = Са(OH)2 + H2↑

Mg + 2Н2O(хол.) ≠

Mg + 2Н2O(гор.) →t→ Mg(OH)2 + H2↑

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑

4Mg + 10HNO3(pазб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

 

3.2. Получение и химические свойства соединений

Оксиды

Оксид бериллия – амфотерный оксид. Оксид магния – нерастворимый основный оксид. Оксид кальция – растворимый основный оксид.

CaCO3 →t→ СаО + CO2

2Са + O2 →t→ 2СаО

ВеО + Н2O ≠

ВеО + 2HCl = ВeCl2 + Н2O

ВеО + 2NaOH →t→ Na2BeO2 + Н2O

MgO + Н2O ≠

MgO + 2HCl = MgCl2 + Н2O

MgO + NaOH ≠

СаО + Н2O = Са(OH)2

СаО + CO2 = CaCO3

СаО + 2HCl = CaCl2 + Н2O

Гидроксиды

Гидроксид бериллия – амфотерное основание. Гидроксид магния – нерастворимое основание. Гидроксиды щелочноземельных металлов – щелочи.

Ве(OH)2↓ + 2HCl = ВeCl2 + 2Н2O

Ве(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]

Ве(OH)2 →t→ ВеО + Н2O

Mg(OH)2↓+ 2HCl = MgCl2 + 2Н2O

Mg(OH)2↓ + NaOH ≠

Mg(OH)2 →t→ MgO + H2O

Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3↓ + H2O

Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O

Гидриды

Имеют восстановительные свойства.

СаН2 + 2Н2O = Са(OH)2 + 2Н2

СаН2 + 2HCl = CaCl2 + 2Н2

Пероксиды

ВaO2 + 2Н2O = Ва(OH)2 + Н2O2

ВaO2 + 2HCl = ВaCl2 + Н2O2

2ВaO2 + 2CO2 = 2ВaCO3 + O2

Соли

Содержание ионов Са2+ и Mg2+ обуславливает жесткость воды: временную, если есть гидрокарбонаты Са и Mg, и постоянную, если в воде есть хлориды или сульфаты Са и Mg.

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl

Са(HCO3)2 + Са(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2Н2O

Са(HCO3)2 →t→ CaCO3↓ + Н2O + CO2↑

CaCO3↓ + H2O + CO2 = Са(HCO3)2

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + Н2O + CO2↑

 

4. IIIА-группа

 

Элементы IIIА-группы имеют электронную формулу ns 2 np 1 . Они являются значительно менее активными восстановителями, чем щелочноземельные металлы. Для них характерна степень окисления +3 и валентность III. В группе сверху вниз возрастают металлические свойства элементов, увеличиваются восстановительные свойства их атомов. Увеличиваются основные свойства гидроксидов и уменьшаются их кислотные свойства.

Соединения Тl3+ являются сильными окислителями и восстанавливаются до соединений Тl+.

 

4.1. Химические свойства бора и его соединений

4В + 3O2 →t→ 2В2O3

В2O3 + ЗН2O = 2Н3ВO3

Н3ВO3 →t→ HBO2 →t→ Н2В4O7 →t→ В2O3

4Н3ВO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O

Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = Na2SO4 + 4Н3ВO3

B(OH)3 + 3C2H5OH →H 2 SO 4 (конц.) → B(OC2H5)3 + 3H2O

 

4.2. Химические свойства алюминия и его соединений

2Al2O3 →электролиз расплава→ 4Al + 3O2

4Al + 3O2 = 2Al2O3 (металл покрыт оксидной пленкой)

2Al + 6Н2O = 2Al(OH)3 + ЗН2 (без оксидной пленки)

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + ЗН2

2Al + 2NaOH + 6Н2O = 2Na[Al(OH)4] + ЗН2

8Al + 3Fe3O4 →t→ 9Fe + 4Al2O3

Оксид алюминия – амфотерный оксид

Al2O3 + Н2O ≠

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + ЗН2O

Al2O3 + 2NaOH →t→ 2NaAlO2 + Н2O

Гидроксид алюминия – амфотерный гидроксид.

AlCl3 + 3NH4OH = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al(OH)3↓ + NaOH = Na[Al(OH)4]

Al(OH)3↓ + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

2Al(OH)3 →t→ Al2O3 + 3H2O

Соли алюминия гидролизуются. Некоторые из них (Al2S3, Al2(CO3)3) полностью разлагаются водой.

Al2S3 + 6Н2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

Al2(CO3)3 + ЗН2O = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑

 

5. IVA-группа

 

Элементы IVA-группы имеют электронную формулу ns 2 np 2 . Углерод и кремний являются неметаллами, германий, олово, свинец – металлами. Для элементов характерны степени окисления +4, +2, 0, -4 и валентность IV. В возбужденном состоянии атомы имеют конфигурацию ns 1 np s , в этом состоянии для них характерна sp 3 -гибридизация.

 

5.1. Свойства углерода и его соединений

Характерные степени окисления углерода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Свойства углерода

2С + O2(недостаток) →t→ 2CO

С + O2(избыток) →t→ CO2

С + CO2 →t→ 2CO

С + CuO →t→ Cu + CO

4С + Fe3O4 →t→ 3Fe + 4CO

ЗС + СаО →t→ СаС2 + CO

2С + Са →t→ СаС2

ЗС + 4Al →t→ Al4С3

С + 4НNO3(конц.) →t→ CO2 + 4NO2 + 2Н2O

Свойства оксида углерода (II)  – угарного газа

2CO + O2 →t→ 2CO2

ЗCO + Fe2O3 →t→ 2Fe + ЗCO2

CO + CuO →t→ Cu + CO2

CO + H2O →t, катализатор→ CO2 + Н2

CO + NaOH →t, p→ HCOONa

Свойства оксида углерода(IV)  – углекислого газа

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + Н2O + CO2↑

CaCO3 →t→ СаО + CO2

CO2 + Н2O ↔ Н2CO3 ↔ H+ + HCO3¯ ↔ 2Н+ + CO32-

CO2 + Са(OH)2 = CaCO3↓ + Н2O

CO2 + Н2O + CaCO3↓ = Са(HCO3)2

CO2 + 2Mg →t→ С + 2MgO

Свойства карбонатов и гидрокарбонатов

NaOH + CO2 = NaHCO3

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Са(HCO3)2 →100 °C→ CaCO3↓ + Н2O + CO2↑

CaCO3 →1000 °C→ СаО + CO2

2NaHCO3 →t→ Na2CO3+ Н2O + CO2↑

NaHCO3+ CH3COOH = CH3COONa + Н2O + CO2↑

CaCO3 + Н2O + CO2 = Са(HCO3)2

Са(HCO3)2 + Са(OH)2 = CaCO3↓ + 2Н2O

Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH

NaHCO3 + (Н2O) ↔ NaOH + (Н2O) + CO2

Свойства карбидов

СаС2 + 2Н2O = Са(OH)2 + С2Н2

Al4С3 + 12HCl = 4AlCl3 + ЗCH4

 

5.2. Получение и свойства кремния и его соединений

Простое вещество

SiO2 + 2Mg →t→ Si + 2MgO

Si + O2 →t→ SiO2

Si + 2F2 = SiF4↑

Si + 2Mg →t→ Mg2Si

Si + 2KOH + 2H2O = K2SiO3 + 2H2

Силан SiH4

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4↑

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2Н2O (самовоспламенение на воздухе)

Оксид кремния (IV)

SiO2 + H2O ≠

SiO2 + 2NaOH →t, сплавление→ Na2SiO3 + Н2O

SiO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O

Кремниевая кислота и силикаты. Кремниевая кислота имеет полимерное строение и состав xSiO2 • yH2O. H2SiO3 – условная формула, такого соединения не выделено.

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl

Na2SiO3 + 2Н2O + 2CO2 = 2NaHCO3 + H2SiO3↓

H2SiO3 →t→ SiO2 + H 2O

 

5.3. Получение и свойства соединений олова и свинца

Гидроксиды олова и свинца имеют амфо-терные свойства. При этом в степени окисления элемента +2 в гидроксидах преобладают основные свойства, а в степени окисления +4 – кислотные. Соединения Sn2+ имеют восстановительные свойства, а соединения РЬ4+ – окислительные:

SnCl2 + 2NaOH = Sn(OH)2↓ + 2NaCl

Sn(OH)2↓ + 2HCl = SnCl2 + 2H2O

Sn(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Sn(OH)4]

SnCl4 + 4NH4OH = H2SnO3↓ + 4NH4Cl + H2O

H2SnO3↓ + 2NaOH + H2O = Na2[Sn(OH)6]

H2SnO3↓ + 4HCl = SnCl4 + 3H2O

SnCl2 + 2FeCl3 = 2FeCl2 + SnCl4

PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2↑ + 2H2O

 

6. VA-группa

 

Элементы VA-группы имеют электронную формулу ns 2 np s . Азот, фосфор и мышьяк являются неметаллами, висмут и сурьма имеют металлические свойства. Наиболее характерные степени окисления: +5, +3, 0, -3. Оксиды Э2O5 имеют кислотные свойства, свойства оксидов Э2O3: кислотные – для N и Р, амфотерные – для As и Sb, основные – для Bi.

 

6.1. Получение и свойства азота и его соединений

Характерные степени окисления азота, соответствующие им электронные формулы, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Простое вещество

NH4NO2 →t→ N2 + 2H2O

N2 + 6Li = 2Li3N

N2 + 3Ca →t→ Ca3N2

N2 + O2 →t→ 2NO

Соединения азота (-3)

N2 + ЗН2 →t, p, катализатор→ 2NH3

Ca3N2 + 6H2O = ЗСа(OH)2 + 2NH3

2NH4Cl + Са(OH)2 →t→ CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O

NH3 + Н2O ↔ NH3 • Н2O ↔ NH4+ + OH¯

NH3 + HCl = NH4Cl

4NH3 + CuSO4 = [Cu(NH3)4]SO4

2NH3 • H2O + AgCl = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

4NH3 • H2O + Ag2O = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

4NH3 + 5O2 →Pt, t→ 4NO + 6H2O

2NH3 + 3CuO →t→ 3Cu + N2 + 3H2O

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

NH4Cl →t→ NH3 + HCl

NH4NO2 →t→ N2 + 2H2O

(NH4)2CO3 →t→ 2NH3 + H2O + CO2

NH4NO3 →t→ N2O + 2H2O

NH4NO2 →t→ N2 + 2H2O

(NH4)2Cr2O7 →t→ N2 + Cr2O3 + 4H2O

Оксиды азота

2N2O →t→ 2N2 + O2

2HNO2 = NO2 + NO + H2O

2NO2 + Н2O(хол.) = HNO2 + HNO3

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

3NO2 + H2O(rop.) = 2HNO3 + NO

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

N2O3 = NO + NO2

2N2O5 = 2NO2 + O2

N2O5 + H2O = 2HNO3

N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O

Соединения азота (+3)

Ba(NO2)2 + H2SO4(разб.) = BaSO4↓ + 2HNO2 (на холоду)

NO2 + NO + H2O = 2HNO2 (на холоду)

2HNO2 = NO2 + NO + H2O

2HNO2 + 2HI = I2 + 2NO + 2H2O

5NaNO2 + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + 3H2O

2NaNO2 + 2H2SO4 + 2KI = I2 + 2NO + K2SO4 + Na2SO4 + 2H2O

Соединения азота (+5)

N2 + 3H2 →t, p, катализатор→ 2NH3

4NH3 + 5O2 →Pt, t→ 4NO + 6H2O

2NO + O2 = 2NO2

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

NaNO3 + H2SO4(конц.) = HNO3 + NaHSO4

4HNO3 →hv → 4NO2 + O2 + 2H2O

Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4Ca + 10HNO3(конц.) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O

4Са + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

HNO3(конц.) пассивирует на холоду Al, Fe, Cr.

Fe + 6HNO3 (конц.) →t→ Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Fe + 4HNO3 (разб.) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

ЗР + 5HNO3(разб.) + 2Н2O = 3H3PO4 + 5NO

S + 6HNO3 (конц.) = H2SO4 + 6NO2 + 3H2O

2KNO3 →t→ 2KNO2 + O2 (металлы до Mg в ряду напряжений)

2Cu(NO3)2 →t→ 2CuO + 4NO2 + O2 (металлы от Mg до Cu)

2AgNO3 →t→ 2Ag + 2NO2 + O2 (металлы после Cu в ряду напряжений)

4Fe(NO3)2 →t→ 2Fe2O3 + 8NO2 + O2

 

6.2. Получение и свойства фосфора и его соединений

Простое вещество (Р4 – белый фосфор, Р – красный фосфор)

2Са3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 →t→ Р4 + 6CaSiO3 + 10CO

4Р + 5O2 →t→ Р4О10

Р4 + 6Са →t→ 2Са3Р2

Фосфин РН3

Zn3P2 + 6HCl = 2PH3↑ + 3ZnCl2

Са3Р2 + 6Н2O = 2PH3↑ + 3Ca(OH)2

2РН3 + 2O2 = Н3PO4

РН3 + HI= PH4I (на холоду)

Фосфористая кислота Н3PO3 (Н2РHO3 – двухосновная кислота)

Р4O6 + 6Н2O = 4Н3PO3

Н3PO3 + NaOH = NaH2PO3 + H2O (NaHPHO3 – кислая соль)

Н3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3 + H2O (Na2PHO3 – средняя соль)

Фосфорные кислоты : метафосфорная НPO3 (Нn (PO3)n , где n = 3, 4), дифосфорная – Н4Р2O7, ортофосфорная – Н3PO4.

Р4 + 5O2 = Р4О10

Р4О10 →Н 2 O, 0 °C → НPO3  →Н 2 O, 20 °C → Н4Р2O7 →Н 2 O, 10 °C → Н3PO4

Н3PO4 →t→ Н4Р2O7 →t→ НPO3

Н3PO4 + NH3 = NH4H2PO4

Н3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O

 

Н3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

Н3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

Са3(PO4)2 + 2H2SO4 = Са(Н2PO4)2 + 2CaSO4

2Са3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 →t→ Р4 + 6CaSiO3 + 10CO

 

7. VIA-группа

 

VIA-группу образуют четыре неметалла: кислород, сера, селен, теллур, называемые халькогенами, и радиоактивный металл полоний. Атомы элементов VIA-группы имеют электронную формулу ns 2 np 4 . Для них характерны степени окисления -2, 0, +4, +6. У атома кислорода отсутствуют 2d-орбитали, поэтому его валентность равна двум. Наличие d-орбиталей у атомов других элементов позволяет им иметь валентности два, четыре или шесть.

 

7.1. Кислород и его соединения

Кислород – самый распространенный элемент земной коры. Кислород представляет собой газ без цвета, без вкуса, без запаха. Возможные степени окисления кислорода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства кислорода

Кислород может быть получен при сжижении и разделении воздуха.

2КMnO4 →t→ К2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 →t→ 2KCl + 3O2

(NaOH) + 2Н2O →электролиз раствора→ 2Н2 + O2

O2 + 2F2 = OF2

2Са + O2 = 2СаО

S + O2 = SO2

2С2Н2 + 5O2 = 4CO2 + 2Н2O

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

4NH3 + 3O2 = 6Н2O + 2N2

4NH3 + 5O2 →p, t, Pt→ 4NO + 6Н2O

Получение и свойства озона O 3

3O2 →hv→ 2O3

O3 = O2 + О

KI + Н2O + O3 = I2 + 2KOH + O2

Свойства пероксида водорода

ВaO2 + H2SO4 = BaSO4↓ + Н2O2 (на холоду)

2Н2O2 →MnO 2 → 2Н2O + O2

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Н2O2 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

2KI + H2SO4 + H2O2 = I2 + K2SO4 + 2Н2O

Н2O2 + O3 = 2O2 + Н2O

 

7.2. Сера и ее соединения

Характерные степени окисления серы, соответствующие им электронные формулы, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Чистая сера – хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета. Сера имеет несколько модификаций: ромбоэдрическую и призматическую, также пластическую (аморфную). Аллотропия серы обусловлена различной структурой кристаллов, построенных из восьмиатомных молекул S8. В расплаве серы существуют молекулы S8, S6, в парах серы – молекулы S6, S4, S2.

Получение и свойства серы

FeS2 →t→ FeS + S

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

S + O2 →t→ SO2

Fe + S →t→ FeS

Hg + S = HgS

S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Получение и свойства соединений серы (-2)

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

H2S ↔ H+ + HS¯ ↔ 2H+ + S2-

2H2S + O2 (недостаток) = 2S↓ + 2H2O

2H2S + 3O2 (избыток) →t→ 2SO2 + 2H2O

2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O

H2S + I2 = S↓+ 2HI

5H2S + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 5S↓ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

3H2S + 4H2SO4 + K2Cr2O7 = 3S↓ + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O

Na2S + 2H2O ↔ NaHS + NaOH

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

3Na2S + Cr2(SO4)3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↑ + 3H2S↑+ 3Na2SO4

Получение и свойства соединений серы (+4)

S + О2 →t→ SO2

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

SO2 + Н2O ↔ H2SO3 ↔ Н+ + HSO3¯ ↔ 2Н+ + SO32-

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2↑

SO2 + NaOH = NaHSO3

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

H2SO3 + 2H2S = 3S↓ + 3H2O

2SO2 + O2 →p, t, Pt → 2SO3

H2SO3 + Cl2 + H2O = H2SO4 + 2HCl

5SO2 + 2H2O + 2KMnO4 = 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4

Получение и свойства соединений серы (+6)

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

2SO2 + O2 →p, t, V 2 O 5 → 2SO3

H2O + SO3 = H2SO4

H2SO4 + SO3 = H2SO4  • SO3 = H2S2O7 (олеум)

H2S2O7 + H2O = 2H2SO4

Fe + H2SO4 (разб.) = FeSO4 + H2

Cu + H2SO4 (разб.) ≠

H2SO4(конц.) + H2O = H2SO4  • H2O + Q

Концентрированная серная кислота пассивирует на холоду Al, Fe, Cr.

2Fe + 6H2SO4 (конц.) →t→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6Н2O

Cu + 2H2SO4 (конц.) →t→ CuSO4 + SO2 + 2Н2O

3Zn + 4H2SO4 (конц.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 (конц.) = 4CaSO4 + H2S + 4H2O

2H2SO4 (конц.) + S →t→ 3SO2 + H2O

2H2SO4 (конц.) + С →t→ 2SO2 + CO2 + 2H2O

 

8. VIIA-группa

 

Атомы галогенов, образующих VIIA-группу, имеют электронную конфигурацию ns 2 np 5 . Все галогены являются активными неметаллами, окислителями. Их активность уменьшается в ряду F > Cl > Br > I > At. Характерные степени окисления галогенов: -1, 0, +1, +3, +5, +7. Однако у фтора, наиболее активного неметалла, есть лишь степени окисления -1 и 0. F2 и Cl2 – газы, Br2 – жидкость, I2 – твердое вещество. С увеличением радиуса атомов галогенов растет объем их атомов и молекул, а также их поляризуемость. Это приводит к увеличению сил межмолекулярного взаимодействия (сил Ван дер Ваальса) и повышению температур плавления и кипения простых веществ.

HF, HCl, HBr, HI при растворении в воде образуют кислоты (HF – слабую, HCl, HBr и HI – сильные). В HF имеются сильные водородные связи. В ряду HCl – HBr – HI сила кислот несколько увеличивается в связи с увеличением поляризуемости молекул, пропорциональной их объему.

Электронная формула атома водорода 1s1. С галогенами его объединяет способность принимать один электрон и образовывать стабильную электронную оболочку 1s2. Поэтому часто водород располагают вместе с галогенами в VIIA-группе.

 

8.1. Водород и его соединения

Водород – наиболее распространенный элемент во Вселенной. Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Возможные степени окисления водорода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

CH4 + 2Н2O →t, катализатор→ 4Н2 + CO2

Zn + 2HCl = ZnCl2 + Н2

(NaOH) + 2Н2O →электролиз раствора→ 2Н2 + O2

Н2 + 2Na →t→ 2NaH

Н2 + Са →t→ СаН2

2Н2 + O2 = 2Н2O

Н2 + Cl2 →hv→ 2HCl

ЗН2 + N2 →t, p, катализатор→ 2NH3

NaH + Н2O = NaOH + Н2

СаН2 + 2HCl = CaCl2 + 2Н2

 

8.2. Вода

Молекулы воды связаны водородными связями: nH2O = (Н2O)n , поэтому вода жидкая в отличии от ее газообразных аналогов H2S, H2Se и Н2Те.

Кислород в молекуле воды находится в состоянии sp 3 -гибридизации, две связи О—Н и две неподеленные пары кислорода располагаются тетраэдрически, угол между связями О—Н равен 104,5°, поэтому молекула воды полярная. Вода является хорошим растворителем для веществ с ионными или полярными связями.

2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2

Fe + 4Н2O →t→ Fe3O4 + 4Н2

Ag + Н2O ≠

Н2O + СаО = Са(OH)2

Н2O + Al2O3 ≠

N2O3 + Н2O = 2HNO2

2CuSO4 + 2Н2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4

H2SO4(конц.) + H2O = H2SO4  • H2O

CuSO4 + 5H2O = CuSO4 • 5H2O

 

8.3. Фтор и его соединения

Фтор является наиболее активным неметаллом, сильным окислителем.

F2 + Н2 = 2HF

2F2 + 2Н2O = 4HF + O2

F2 + 2NaCl = 2NaF + Cl2

4HF + SiO2 = SiF4↑ + 2Н2O

 

8.4. Хлор и его соединения

Хлор – тяжелый газ желто-зеленого цвета, с резким запахом.

2NaCl + 2Н2O →электролиз раствора→ Н2 + Cl2 + 2NaOH

2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8Н2O

MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2Н2O

Cl2 + Н2 →hv→ 2HCl

CH4 + Cl2 →hv→ CH3Cl + HCl

С2Н4 + Cl2 = С2Н4Cl2

Cl2 + 2KBr = 2KCl + Br2

Cl2 + Н2O = HCl + HClO (реакция диспропорционирования)

HClO = HCl + О (атомарный кислород – окислитель)

Cl2 + 2KOH = KCl + KClO +Н2O

2Cl2 + 2Са(OH)2 = CaCl2 + Са(ClO)2 + 2Н2O

Смесь CaCl2 и Са(ClO)2 – хлорная, или белильная, известь.

ЗCl2 + 6KOH →100 °C→ 5KCl + KClO3 + ЗН2O

KClO3 – хлорат калия, или бертолетова соль.

4KClO3 →400 °C→ KCl + ЗKClO4

2KClO3 →v→2KCl + 3O2

Сила кислот растет в ряду:

HClO → HClO2 → HClO3 → HClO4.

2HCl + Fe = FeCl2 + H2↑

2HCl + CuO = CuCl2 + H2O

3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H2O

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

HCl + NH3 = NH4Cl

 

8.5. Бром, иод и их соединения

Бром – темно-бурая жидкость с резким запахом, а иод – кристаллическое вещество темного цвета. Изменение фазового состояния галогенов обусловлено увеличением межмолекулярного – дисперсионного взаимодействия, связанного с увеличением размеров и поляризуемости молекул галогенов в ряду хлор → бром → иод.

2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2

2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2

2Al + ЗBr2 = 2AlBr3

2Al + 3I2 = 2AlI3

Br2 + Н2 ↔ 2HBr

I2 + Н2 ^ 2Ш

AgNO3 + NaBr = AgBr↓ + NaNO3

AgNO3 + NaI = AgI↓+ NaNO3

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

10KI + 8H2SO4 + 2KMnO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O

 

9. d-Элементы

 

В атомах d-элементов (переходных элементов) заполняется электронами d-под-уровень предвнешнего уровня. На внешнем уровне атомы d-элеметов имеют, как правило, два s-электрона. Близость строения валентных уровней атомов переходных элементов определяет их общие свойства. Все они являются металлами, имеют высокую прочность, твердость, высокую электро– и теплопроводность. Многие из них электроположительны и растворяются в минеральных кислотах, однако среди них есть металлы, не взаимодействующие обычным способом с кислотами. Большинство переходных металлов имеют переменную валентность. Максимальная валентность, как и максимальная степень окисления, как правило, равно номеру группы, в которой находится данный элемент.

 

9.1. Хром и его соединения

Хром представляет собой ковкий тягучий металл серо-стального цвета. Электронная формула атома хрома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 .

Характерные степени окисления хрома, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства хрома

FeO • Cr2O3 + 4CO →t→ Fe + 2Cr + 4CO2 (Fe + 2Cr) – феррохром

Сr2O3 + 2Al →t→ 2Сr + Al2O3 – метод алюминотермии

Хром пассивируется на холоду концентрированными азотной и серной кислотами.

Сr + 2HCl = СrCl2 + Н2

СrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2↓ + 2NaCl

Свойства соединений хрома (+2) и хрома (+3)

Гидроксид хрома(II) сразу окисляется кислородом воздуха.

4Сr(OH)2 + O2 + 2Н2O = 4Сr(OH)3

СrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaCl

Cr(OH)3↓ + 3Na(OH) = Na3[Cr(OH)6]

Cr2O3 + 2NaOH →t→ 2NaCrO2 + H2O

Cr(OH)3↓ + 3HCl = CrCl3 + 3H2O

2Cr(OH)3 →t→ Cr2O3 + 3H2O

2CrCl3 + 3Cl2 + 16KOH = 2K2CrO4 + 12KCl + 8H2O

2Na3Cr(OH)6 + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O

Свойства соединений хрома (+6)

CrO3 + Н2O = H2CrO4

2CrO3 + H2O = H2Cr2O7

Желтый раствор хромата калия устойчив в щелочной среде, оранжевый раствор дихромата калия – в кислой среде.

К2Сr2O7 + 2KOH = 2К2СrO4 + Н2O

2K2CrO4 + H2SO4 = K2SO4 + K2Cr2O7 + Н2O

(NH4)2Cr2O7 →t→ Cr2O3 + N2 + 4Н2O

Дихромат калия – окислитель в кислой среде.

К2Сr2O7 + 4H2SO4 + 3Na2SO3 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + K2SO4 + 4H2O

K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3NaNO2 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4H2O

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6KI = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

 

9.2. Марганец и его соединения

Марганец – серебристо-белый твердый и хрупкий металл. Характерные степени окисления марганца, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства марганца

FeO • Mn2O3 + 4CO →t→ Fe + 2Mn + 4CO2 (Fe + 2Mn) – ферромарганец

Mn2O3 + 2Al →t→ 2Mn + Al2O3 – метод алюминотермии

Mn + 2HCl = MnCl2 + Н2

Mn + 2H2SO4 (конц.) = MnSO4 + SO2 + 2Н2O

ЗMn + 8HNO3 (разб.) = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4Н2O

Свойства соединений марганца (+2)

MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2↓ + Na2SO4

Mn(OH)2↓ + 2NaOH ≠

Mn(OH)2↓ + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O

2Mn(OH)2↓ + O2 = MnO2↓ + 2H2O

Mn(OH)2↓ + 2NaOH + Br2 = MnO2↓ + 2NaBr + 2H2O

Mn(OH)2↓ →t→ MnO + H2O↑

2Mn(NO3)2 + 16HNO3 + 5NaBiO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 7H2O

3MnCl2 + 2KClO3 + 12NaOH →сплавление→ 3Na2MnO4 + 2KCl + 6NaCl + 6H2O

Свойства соединений марганца (+4)

MnO2 – устойчивый амфотерный оксид, сильный окислитель.

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2Н2O

3MnO2 + KClO3 + 6KOH →сплавление→ 3K2MnO4 + KCl + 3H2O↑

Свойства соединений марганца (+6)

Соединения устойчивы лишь в сильнощелочной среде.

К2MnO4 + 8HCl = MnCl2 + 2Cl2 + 2KCl + 4Н2O

Свойства соединений марганца (+7)

Сильные окислители в кислой среде.

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + H2O + 3Na2SO3 = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + 2KOH + Na2SO3 = 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

2KMnO4 + 8H2SO4 + 10FeSO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

2KMnO4 + 8H2SO4 + 10KI = 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5NaNO2 = 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 →t→ K2MnO4 + MnO2 + O2↑

 

9.3. Железо и его соединения

Железо является вторым после алюминия металлом по распространенности в природе. Характерные степени окисления железа, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Соединения железа (+8) малохарактерны.

Получение и свойства железа

3Fe2O3 + CO →t→ 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO →t→ 3FeO + CO2

FeO + CO →t→ Fe + CO2

3Fe3O4 + 8Al →t→ 9Fe + 4Al2O3

Fe + I2 →t→ FeI2

2Fe + ЗCl2 →t→ 2FeCl3

4Fe + 3O2 + 2Н2O = 4FeO(OH)↓ (коррозия на воздухе)

Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2

Fe + H2SO4 (разб.) = FeSO4 + H2

Fe + 4HNO3 (разб.) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо на холоду. При нагревании реакция идет.

2Fe + 6H2SO4(конц.) →t→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6Н2O

Fe + 6НNO3(конц.) →t→ Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Свойства соединений железа (+2)

FeO + Н2O ≠

FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4

Гидроксид железа(II) сразу окисляется кислородом воздуха.

4Fe(OH)2↓ + 2Н2O + O2 = 4Fe(OH)3↓

Fe(OH)2↓ + H2SO4 = FeSO4 + 2Н2O

Fe(OH)2↓ + 2NaOH *

FeSO4 + 6KCN = K4[Fe(CN)6] + K2SO4

FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + K2SO4

Свойства соединений железа (+3 )

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl

Fe(OH)3↓ + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

Fe(OH)3↓ + NaOH ≠ не идет в разбавленном растворе

Fe(OH)3↓ + NaOH →сплавление→ NaFeO2 + 2H2O

FeCl3 + 2HI = 2FeCl2 + I2 + 2HCl

FeCl3 + 6KCN = K3[Fe(CN)6] + 3KCl

FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3KCl

FeCl3 + 3KCNS = Fe(SCN)3 + 3KCl

Свойства соединений железа (+6)

Феррат калия – окислитель.

Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH →сплавление→ 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O

4K2FeO4 + 10H2SO4(разб.) = 2Fe2(SO4)3 + 3O2↑ + 4K2SO4 + 10H2O

 

9.4. Медь и ее соединения

Медь – мягкий красный металл, хорошо проводит теплоту и электрический ток.

Получение и свойства меди

2CuS + 3O2 →t→ 2CuO + 2SO2

CuO + CO →t→ Cu + CO2

Cu + 2HCl + Н2O2 = CuCl2 + 2Н2O

Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 + 2Н2O

Cu + 4НЖ)3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4Cu + O2(недостаток) →200 °C→ 2Cu2O

2Cu + O2(избыток) →500 °C→ 2CuO

2Cu + H2O + CO2 + O2 = (CuOH)2CO3↓ (малахит)

Свойства соединений меди(I)

2Cu2O + O2  →500 °C→ 4CuO

Cu2O + CO →t→ 2Cu + CO2

Cu2O + 4(NH3  • Н2O) (конц.) = 2[Cu(NH3)2]OH + 3H2O

Свойства соединений меди(II)

CuO + 2HCl = CuCl2 + Н2O

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Cu(OH)2↓ →t→ CuO↓ + Н2O

Cu(OH)2↓ + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

Cu(OH)2↓ + NaOH ≠ не идет в растворе

Cu(OH)2↓ + 2NaOH (конц.) →t→ Na2[Cu(OH)4]

CuSO4 + 4(NH3 • H2O) = [Cu(NH3)4]SO4 + 4Н2O

[Cu(NH3)4]SO4 + Na2S = CuS↓ + Na2SO4 + 4NH3

2CuSO4 + 2H2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4

2CuSO4 + 4KI = 2CuI↓ + I2 + 2K2SO4

2Cu(NO3)2 →t→ 2CuO + 4NO2 + O2

 

9.5. Серебро и его соединения

3Ag + 4HNO3 (разб.) = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O↓ + H2O + 2NaNO3

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

AgCl↓ + 2(NH3 • H2O) = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3

Ag2O + 4(NH3  • Н2O) (конц.) = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O

2[Ag(NH3)2]OH + CH3CHO + 2H2O = 2Ag↓ + CH3COONH4 + 3(NH3  • H2O)

 

9.6. Цинк и его соединения

Получение и свойства цинка

2ZnS + 3O2 →t→ 2SO2 + 2ZnO

ZnO + CO →t→ Zn + CO2

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

Zn + H2SO4 (разб.) = ZnSO4 + H2↑

4Zn + 5H2SO4 (конц.) = 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O

Zn + 4НHNO3(конц.) = Zn(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

4Zn + 10HNO3(оч. разб.) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑

Свойства соединений цинка

ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4

Zn(OH)2↓ + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

Zn(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4] + 2HCl = Zn(OH)2↓ + 2NaCl + 2H2O

Na2[Zn(OH)4] + 4HCl = ZnCl2 + 2NaCl + 4H2O

Zn(OH)2↓ + 6NH4OH = [Zn(NH3)6](OH)2 + 6H2O

2ZnSO4 + 2H2O ↔ (ZnOH)2SO4 + H2SO4