М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов

• Название: Сборник основных формул по химии для ВУЗов
• Автор: М. Рябов
• Жанр: Химия
• Год: 2007
• ISBN: 5-17-041782-9, 5-271-15880-2

В пособии приведены все основные формулы, уравнения реакций, а также даны определения по общей, неорганической, аналитической, органической и физической химии.

Предназначено для студентов нехимических специальностей вузов, а также может быть полезно абитуриентам.

---

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 CuS04)

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, MnO4→ 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 ns1. 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.