Шпаргалка по общей химии: классификация, номенклатура и химические свойства неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли). Основные формулы и уравнения реакций.
страница находится на стадии проверки
1. Общая классификация неорганических веществ
Все неорганические вещества делятся на простые (образованы атомами одного химического элемента) и сложные (образованы атомами двух или более элементов).
- Простые вещества:
- Металлы (например, $\text{Na}$, $\text{Fe}$, $\text{Cu}$)
- Неметаллы (например, $\text{O}_2$, $\text{N}_2$, $\text{S}$, $\text{Cl}_2$)
- Благородные газы (например, $\text{He}$, $\text{Ne}$, $\text{Ar}$)
- Сложные вещества (Основные классы):
- Оксиды ($\text{E}_x\text{O}_y$)
- Гидроксиды:
- Основания ($\text{M}(\text{OH})_n$)
- Амфотерные гидроксиды ($\text{Me}^{3+, 4+}(\text{OH})_n$)
- Кислородосодержащие кислоты ($\text{H}_x\text{EO}_y$)
- Бескислородные кислоты ($\text{H}_x\text{E}$)
- Соли (средние, кислые, основные, двойные, комплексные)
2. Оксиды
Оксиды — бинарные соединения элементов с кислородом в степени окисления $-2$.
Классификация оксидов
| Тип оксидов | Характеристика | Примеры |
|---|---|---|
| Несолеобразующие (индифферентные) | Не образуют солей при взаимодействии с кислотами и основаниями. | $\text{CO}$, $\text{NO}$, $\text{N}_2\text{O}$, $\text{SiO}$ |
| Основно́й | Оксиды металлов в СО $+1, +2$. Соответствуют основаниям. | $\text{Na}_2\text{O}$, $\text{CaO}$, $\text{CuO}$ |
| Кислотный | Оксиды неметаллов и металлов в СО $+5, +6, +7$. Соответствуют кислотам. | $\text{CO}_2$, $\text{SO}_3$, $\text{P}_2\text{O}_5$, $\text{Mn}_2\text{O}_7$, $\text{CrO}_3$ |
| Амфотерный | Оксиды металлов в СО $+3, +4$ (а также $\text{ZnO}$, $\text{BeO}$, $\text{PbO}$, $\text{SnO}$). Проявляют двойственную природу. | $\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{ZnO}$, $\text{Fe}_2\text{O}_3$, $\text{Cr}_2\text{O}_3$ |
Номенклатура оксидов
Название: «Оксид» + название элемента в родительном падеже + (римская цифра для переменной валентности).
- $\text{CaO}$ — оксид кальция
- $\text{Fe}_2\text{O}_3$ — оксид железа(III)
- $\text{CO}_2$ — оксид углерода(IV) или диоксид углерода
Основные химические свойства оксидов
- Основные оксиды:
- $\text{Na}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH}$ (только для щелочных и щелочноземельных металлов)
- $\text{CuO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CuCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$
- $\text{CaO} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3$
- Кислотные оксиды:
- $\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$ (кроме $\text{SiO}_2$)
- $\text{CO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}$
- $\text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{CaO} \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$
- Амфотерные оксиды:
- С кислотой: $\text{ZnO} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Zn}(\text{NO}_3)_2 + \text{H}_2\text{O}$
- Со щелочью (сплавление): $\text{ZnO} + 2\text{NaOH} \xrightarrow{t} \text{Na}_2\text{ZnO}_2 + \text{H}_2\text{O}$
- Со щелочью (в растворе): $\text{ZnO} + 2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Na}_2[\text{Zn}(\text{OH})_4]$
3. Основания и амфотерные гидроксиды
Основания — сложные вещества, состоящие из атома металла (или катиона аммония $\text{NH}_4^+$) и одной или нескольких гидроксогрупп $\text{OH}^-$. Общая формула: $\text{M}(\text{OH})_n$.
Классификация оснований
- Растворимые в воде (щелочи): образованы щелочными ($\text{Li}, \text{Na}, \text{K}, \text{Rb}, \text{Cs}$) и щелочноземельными металлами ($\text{Ca}, \text{Sr}, \text{Ba}$). Пример: $\text{NaOH}$, $\text{Ca}(\text{OH})_2$.
- Нерастворимые основания: $\text{Cu}(\text{OH})_2$, $\text{Fe}(\text{OH})_2$.
Номенклатура
Название: «Гидроксид» + название металла в родительном падеже + (валентность).
- $\text{KOH}$ — гидроксид калия
- $\text{Fe}(\text{OH})_2$ — гидроксид железа(II)
- $\text{Al}(\text{OH})_3$ — гидроксид алюминия (амфотерный гидроксид)
Химические свойства оснований
- Реакция нейтрализации (все основания):
$\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$
$\text{Cu}(\text{OH})_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$ - Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами:
$\text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3\downarrow + \text{H}_2\text{O}$ - Взаимодействие щелочей со солями (если выпадает осадок или выделяется газ):
$2\text{NaOH} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu}(\text{OH})_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4$ - Термическое разложение нерастворимых оснований:
$\text{Cu}(\text{OH})_2 \xrightarrow{t} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O}$
4. Кислоты
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться металлом, и кислотного остатка. Общая формула: $\text{H}_x\text{An}$.
Классификация кислот
- По наличию кислорода:
- Бескислородные: $\text{HCl}$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{HCN}$
- Кислородосодержащие: $\text{HNO}_3$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{H}_3\text{PO}_4$
- По основности (числу атомов водорода):
- Одноосновные: $\text{HCl}$, $\text{HNO}_3$
- Двухосновные: $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{H}_2\text{S}$
- Трехосновные: $\text{H}_3\text{PO}_4$
- По степени диссоциации (силе):
- Сильные: $\text{HCl}$, $\text{HBr}$, $\text{HI}$, $\text{HNO}_3$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{HClO}_4$
- Слабые: $\text{H}_2\text{CO}_3$, $\text{H}_2\text{SO}_3$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{HF}$, $\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SiO}_3$
Номенклатура тривиальная и систематическая
| Формула | Название кислоты | Кислотный остаток | Название солей |
|---|---|---|---|
| $\text{HCl}$ | Соляная (хлороводородная) | $\text{Cl}^-$ | Хлориды |
| $\text{H}_2\text{S}$ | Сероводородная | $\text{S}^{2-}$ | Сульфиды |
| $\text{HNO}_3$ | Азотная | $\text{NO}_3^-$ | Нитраты |
| $\text{HNO}_2$ | Азотистая | $\text{NO}_2^-$ | Нитриты |
| $\text{H}_2\text{SO}_4$ | Серная | $\text{SO}_4^{2-}$ | Сульфаты |
| $\text{H}_2\text{SO}_3$ | Сернистая | $\text{SO}_3^{2-}$ | Сульфиты |
| $\text{H}_2\text{CO}_3$ | Угольная | $\text{CO}_3^{2-}$ | Карбонаты |
| $\text{H}_3\text{PO}_4$ | Ортофосфорная | $\text{PO}_4^{3-}$ | Фосфаты |
Химические свойства кислот
- Взаимодействие с металлами (стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода):
$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\uparrow$
Исключение: $\text{HNO}_3$ любой концентрации и концентрированная $\text{H}_2\text{SO}_4$ реагируют с металлами без выделения $\text{H}_2$. - Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:
$\text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O}$ - Взаимодействие с основаниями:
$\text{KOH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{H}_2\text{O}$ - Взаимодействие со солями (если образуется осадок, газ или слабый электролит):
$\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$
$\text{AgNO}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{AgCl}\downarrow + \text{HNO}_3$
5. Соли
Соли — сложные вещества, состоят из катионов металлов (или $\text{NH}_4^+$) и анионов кислотных остатков.
Классификация и номенклатура солей
- Средние (нормальные) соли: продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
Номенклатура: Название аниона + название катиона.
Пример: $\text{Na}_2\text{SO}_4$ — сульфат натрия, $\text{FeCl}_3$ — хлорид железа(III). - Кислые соли: продукт неполного замещения атомов водорода в многоосновной кислоте. Содержат катион водорода $\text{H}^+$.
Номенклатура: Приставка «гидро-» + название средней соли.
Пример: $\text{NaHCO}_3$ — гидрокарбонат натрия, $\text{NaH}_2\text{PO}_4$ — дигидрофосфат натрия. - Основные соли: продукт неполного замещения гидроксогрупп в многокислотном основании. Содержат $\text{OH}^-$.
Номенклатура: Приставка «гидроксо-» + название средней соли.
Пример: $\text{Cu}_2(\text{OH})_2\text{CO}_3$ — гидроксокарбонат меди(II), $(\text{CuOH})_2\text{CO}_3$. - Двойные соли: содержат два различных катиона и один анион.
Пример: $\text{KAl}(\text{SO}_4)_2$ — сульфат алюминия-калия. - Комплексные соли: содержат комплексный ион.
Пример: $\text{K}_4[\text{Fe}(\text{CN})_6]$ — гексацианоферрат(II) калия, $\text{Na}[\text{Al}(\text{OH})_4]$ — тетрагидроксоалюминат натрия.
Химические свойства солей
- Взаимодействие с металлами (более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли):
$\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}\downarrow$ - Взаимодействие с кислотами:
$\text{BaCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}$ - Взаимодействие со щелочами:
$\text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe}(\text{OH})_3\downarrow + 3\text{NaCl}$ - Реакция между двумя растворимыми солями (при образовании осадка):
$\text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3\downarrow + 2\text{NaCl}$ - Термическое разложение некоторых солей:
$\text{CaCO}_3 \xrightarrow{t} \text{CaO} + \text{CO}_2\uparrow$
$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{t, \text{MnO}_2} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2\uparrow$
6. Генетическая связь классов неорганических веществ
Генетическая связь отражает возможность превращения веществ одного класса в вещества другого класса.
Цепочка металла (основный характер):
$$\text{Металл} \rightarrow \text{Основной оксид} \rightarrow \text{Основной гидроксид (Основание)} \rightarrow \text{Соль}$$
Пример: $\text{Ca} \xrightarrow{+\text{O}_2} \text{CaO} \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{Ca}(\text{OH})_2 \xrightarrow{+\text{HCl}} \text{CaCl}_2$
Цепочка неметалла (кислотный характер):
$$\text{Неметалл} \rightarrow \text{Кислотный оксид} \rightarrow \text{Кислота} \rightarrow \text{Соль}$$
Пример: $\text{P} \xrightarrow{+\text{O}_2} \text{P}_2\text{O}_5 \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{H}_3\text{PO}_4 \xrightarrow{+\text{NaOH}} \text{Na}_3\text{PO}_4$