Химические свойства основных классов химических веществ

Неорганические вещества бывают простыми и сложными. Простые вещества делятся на металлы (K, Na, Li) и неметаллы (O, Cl, P). Сложные вещества делят на оксиды, гидроксиды (основания), соли и кислоты.

Оксиды

Оксиды - соединения химического элемента (металла или неметалла) с кислородом (степень окисления -2), при этом кислород связан с менее электроотрицательным элементом.

Выделяют:

1. Кислотные оксиды - оксиды, проявляющие кислотные свойства. Образованы неметаллами и кислородом. Примеры: SO3, SO2, CO2, P2O5, N2O5.

2. Амфотерные оксиды - оксиды, которые могут проявлять как основные, так и кислотные свойства (такое свойство называется амфотерность). Примеры: Al2O3, CrO3, ZnO, BeO, PbO.

3. Основные оксиды - оксиды металлов, при этом металлы проявляют степень окисления +1 или +2. Примеры: K2O, MgO, CaO, BaO, Li2O, Na2O.

4. Несолеобразующие оксиды - практически не вступают в реакции, не имеют соответствующих кислот и гидроксидов. Примеры: CO, NO.

Химические свойства основных оксидов

1. Взаимодействие с водой

В реакцию вступают только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, гидроксиды которых образуют растворимое основание

основной оксид + вода → щелочь

K2O + H2O → 2KOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

2. Взаимодействие с кислотой

основной оксид + кислота → соль + вода

MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O

Na2O + H2S(изб) → 2NaHS + H2O

MgO(изб) + HCl → Mg(OH)Cl

3. Взаимодействие с кислотными или амфотерными оксидами

основной оксид + кислотный/амфотерный оксид → соль

При этом металл, находящийся в основном оксиде, становится катионом, а кислотный/амфотерный оксид становится анионом (кислотным остатком). Реакции между твердыми оксидами идут при нагревании. Нерастворимые в воде основные оксиды не взаимодействуют с газообразными кислотными оксидами.

BaO + SiO2 (t)→ BaSiO3

K2O + ZnO (t)→ K2ZnO2

FeO + CO2 ≠

4. Взаимодействие с амфотерными гидроксидами

основной оксид + амфотерный гидроксид → соль + вода

Na2O + 2Al(OH)3 (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O↑

5. Разложение при температуре оксидов благородных металлов и ртути

2Ag2O (t)→ 4Ag + O2↑

2HgO (t)→ 2Hg + O2↑

6. Взаимодействие с углеродом (С) или водородом (Н2) при высокой температуре.

При восстановлении таким образом оксидов щелочных, щелочноземельных металлов и алюминия выделяется не сам металл, а его карбид.

FeO + C (t)→ Fe + CO↑

3Fe2O3 + C (t)→ 2Fe3O4 + CO↑

CaO + 3C (t)→ CaC2 + CO↑

CaO + 2H2 (t)→ CaH2 + H2O↑

7. Активные металлы восстанавливают менее активные из их оксидов при высокой температуре

CuO + Zn (t)→ ZnO + Cu

8. Кислород окисляет низшие оксиды в высшие.

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов переходят в пероксиды

4FeO + O2 (t)→ 2Fe2O3

2BaO + O2 (t)→ 2BaO2

2NaO + O2 (t)→ 2Na2O2

Химические свойства кислотных оксидов

1. Взаимодействие с водой

кислотный оксид + вода → кислота

SO3+ H2O → H2SO4

SiO2 + H2O ≠

У некоторых оксидов нет соответствующих кислот, в таком случае происходит реакция диспропорционирования

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

3NO2 + H2O (t)→ 2HNO3 + NO↑

2ClO2 + H2O → HClO3 + HClO2

6ClO2 + 3H2O (t)→ 5HClO3 + HCl

В зависимости от количества присоединенных к P2O5 молекул воды образуются три разных кислоты - метафосфорная НРО3, пирофосфорная Н4Р2О7 или ортофосфорная Н3РО4.

P2O5 + H2O → 2HPO3

P2O5 + 2H2O → H4P2O7

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Оксид хрома соответствует двум кислотам - хромовой H2CrO4  и дихромовой H2Cr2O7(III)

CrO3 + H2O → H2CrO4

2CrO3 + H2O → H2Cr2O7

2. Взаимодействие с основаниями

кислотный оксид + основание → соль + вода

Нерастворимые кислотные оксиды реагируют только при сплавлении, а растворимые - в обычных условиях.

SiO2 + 2NaOH (t)→ Na2SiO3 + H2O↑

При избытке оксида образуется кислая соль.

CO2(изб) + NaOH → NaHCO3

P2O5(изб) + 2Ca(OH)2 → 2CaHPO4 + H2O

P2O5(изб) + Ca(OH)2 + H2O → Ca(H2PO4)2

При избытке основания образуется основная соль

CO2 + 2Mg(OH)2(изб) → (MgOH)2CO3 + H2O

Оксиды, которые не имеют соответствующих кислот, вступают в реакцию диспропорционирования и образуют при этом две соли.

2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O

2ClO2 + 2NaOH → NaClO3 + NaClO2 + H2O

CO2 реагирует с некоторыми амфотерными гидроксидами (Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2, Cu(OH)2), при этом образуется основная соль и вода.

CO2 + 2Be(OH)2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O

CO2 + 2Cu(OH)2 → (CuOH)2CO3↓ + H2O

3. Взаимодействие с основным или амфотерным оксидом

кислотный оксид + основной/амфотерный оксид → соль

Реакции между твердыми оксидами идут при сплавлении. Амфотерные и нерастворимые в воде основные оксиды взаимодействуют только с твердыми и жидкими кислотными оксидами.

SiO2 + BaO (t)→ BaSiO3

3SO3 + Al2O3 (t)→ Al2(SO4)3

4. Взаимодействие с солью

кислотный нелетучий оксид + соль (t)→ соль + кислотный летучий оксид

Нелетучие кислотные оксиды вытесняют при сплавлении летучие кислотные оксиды из их солей.

SiO2 + CaCO3 (t)→ CaSiO3 + CO2↑

P2O5 + Na2CO3 → 2Na3PO4 + 2CO2↑

5. Кислотные оксиды не взаимодействуют с кислотами, но Р2О5 реагирует с безводными кислородсодержащими кислотами.

При этом образуется НРО3 и ангидрид соответствующей кислоты

P2O5 + 2HClO4(безводн) → Cl2O7 + 2HPO3

P2O5 + 2HNO3(безводн) → N2O5 + 2HPO3

6. Вступают в окислительно-восстановительные реакции.

     1. Восстановление

При высокой температуре некоторые неметаллы могут восстанавливать оксиды.

CO2 + C (t)→ 2CO↑

SO3 + C → SO2 + CO↑

H2O + C (t)→ H2↑ + CO↑

Для восстановления неметаллов из их оксидов часто используют магнийтермию.

CO2 + 2Mg → C + 2MgO

SiO2 + 2Mg (t)→ Si + 2MgO

N2O + Mg (t)→ N2 + MgO

     2. Низшие оксиды превращаются в высшие при взаимодействии с озоном (или кислородом) при высокой температуре в присутствии катализатора

NO + O3 → NO2 + O2

SO2 + O3 → SO3 + O2

2NO2 + O3 → N2O5 + O2

2CO + O2 (t)→ 2CO2

2SO2 + O2 (t, kat)→ 2SO3

P2O3 + O2 (t)→ P2O5

2NO + O2 (t)→ 2NO2

2N2O3 + O2 (t)→ 2N2O4

     3. Оксиды вступают и в другие окислительно-восстановительные реакции

SO2 + NO2 → NO↑ + SO3                         4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

2SO2 + 2NO → N2↑ + 2SO3                     2N2O5 → 4NO2↑ + O2↑

SO2 + 2H2S → 3S↓ + 2H2O                     2NO2 (t)→ 2NO↑ + O2↑

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4               3N2O + 2NH3 → 4N2 + 3H2O

2CO2 + 2Na2O2 → 2Na2CO3 + O2        10NO2 +8P → 5N2↑ + 4P2O5

 

N2O + 2Cu (t)→ N2↑ + Cu2O

2NO + 4Cu (t)→ N2↑ + 2Cu2O

N2O3 + 3Cu (t)→ N2↑ + 3CuO

2NO2 + 4Cu (t)→ N2↑ + 4CuO

N2O5 + 5Cu (t)→ N2↑ + 5CuO

Химические свойства амфотерных оксидов

1. Не взаимодействуют с водой

амфотерный оксид + вода ≠ 

2. Взаимодействие с кислотами

амфотерный оксид + кислота → соль + вода

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

При избытке многоосновной кислоты образуется кислая соль

Al2O3 + 6H3PO4(изб) → 2Al(H2PO4)3 + 3H2O

При избытке оксида образуется основная соль

ZnO(изб) + HCl → Zn(OH)Cl

Двойные оксиды образуют две соли

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

3. Взаимодействие с кислотным оксидом

амфотерный оксид + кислотный оксид → соль

Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3

4. Взаимодействие с щелочью

амфотерный оксид + щелочь → соль + вода

При сплавлении образуется средняя соль и вода, а в растворе - комплексная соль

ZnO + 2NaOH(тв) (t)→ Na2ZnO2 + H2O↑

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]

5. Взаимодействие с основным оксидом

амфотерный оксид + основной оксид (t)→ соль

ZnO + K2O (t)→ K2ZnO2

6. Взаимодействие с солями

амфотерный оксид + соль (t)→ соль + летучий кислотный оксид

Амфотерные оксиды вытесняют при сплавлении летучие кислотные оксиды из их солей

Al2O3 + K2CO3 (t)→ KAlO2 + CO2↑

Fe2O3 + Na2CO3 (t)→ 2NaFeO2 + CO2↑

Химические свойства оснований

Основания - вещества, в состав которых входит катион металла и гидроксид-анион. Основания бывают растворимыми (щелочи - NaOH, KOH, Ba(OH)2) и нерастворимыми (Al2O3, Mg(OH)2).

1. Растворимое основание + индикатор → изменение цвета

При добавлении индикатора в раствор основания его цвет меняется:

Бесцветный фенолфталеин - малиновый

Фиолетовый лакмус - синий

Метилоранж - желтый

2. Взаимодействие с кислотой (реакция нейтрализации)

основание + кислота → соль + вода

По реакции могут быть получены средние, кислые или основные соли. При избытке многоосновной кислоты образуется кислая соль, при избытке многокислотного основания - основная соль.

Mg(OH)2 + H2SO4 → MGSO4 + 2H2O

Mg(OH)2 + 2H2SO4 → MG(HSO4)2 + 2H2O

2Mg(OH)2 + H2SO4 → (MgOH)2SO4 + 2H2O

3. Взаимодействие с кислотными оксидами

основание + кислотный оксид → соль + вода

6NH4OH + P2O5 → 2(NH4)3PO4 + 3H2O

4. Взаимодействие щелочи с амфотерным гидроксидом

щелочь + амфотерный гидроксид → соль + вода

В данной реакции амфотерный гидроксид проявляет кислотные свойства. При реакции в расплаве получается средняя соль и вода, а в растворе - комплексная соль. Гидроксиды железа (III) и хрома (III) растворяются только в концентрированных растворах щелочей.

2KOH(тв) + Zn(OH)2 (t)→ K2ZnO2 + 2H2O↑

KOH + Al(OH)3 → K[Al(OH)4]

3NaOH(конц) + Fe(OH)3 → Na3[Fe(OH)6]

5. Взаимодействие с амфотерным оксидом

щелочь + амфотерный оксид → соль + вода

2NaOH(тв) + Al2O3 (t)→ 2NaAlO2 + H2O↑

6NaOH + Al2O3 + 3H2O → 2Na3[Al(OH)6]

6. Взаимодействие с солью

Между основанием и солью происходит реакция ионного обмена. Она идет только при выпадении осадка или при выделении газа (при образовании NH4OH).

      А. Взаимодействие растворимого основания и растворимой кислой соли

растворимое основание + растворимая кислая соль → средняя соль + вода

Если соль и основание образованы разными катионами, то образуются две средние соли. В случае кислых солей аммония избыток щелочи приводит к образованию гидроксида аммония.

Ba(OH)2 + Ba(HCO3)2 → 2BaCO3↓ + 2H2O

2KOH + 2NaHCO3 → Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O

2NaOH + 2NH4HS → Na2S + (NH4)2S + 2H2O

2NaOH(изб) + NH4HS → Na2S + NH4OH + H2O

     Б. Взаимодействие растворимого основания с растворимой средней или основной солью.

Возможно несколько вариантов развития событий

растворимое основание + растворимая средняя/основная соль → нерастворимая соль↓ + основание

                                                                                                           → соль + нерастворимое основание↓

                                                                                                           → соль + слабый электролит NH4OH

                                                                                                           → реакция не идет

Реакции идут между растворимыми основаниями и средней солью только в том случае, если в результате образуется нерастворимая соль, или нерастворимое основание, или слабый электролит NH4OH

Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH

2NH4OH + CuCl2 → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓

Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH4OH

NaOH + KCl ≠ реакция не идет

Если исходная соль образована многокислотным основанием, при недостатке щелочи образуется основная соль

NaOH(недост) + AlCl3 → Al(OH)Cl2 + NaCl

При действии щелочей на соли серебра и ртути (II) выделяются не их гидроксиды, которые растворяются при 25С, а нерастворимые оксиды Ag2O и HgO. 

7. Разложение при температуре

основный гидроксид (t)→ оксид + вода

Ca(OH)2 (t)→ CaO + H2O

NaOH (t)≠

Некоторые основания (AgOH, Hg(OH)2 и NH4OH) разлагаются даже при комнатной температуре

LiOH (t)→ Li2O + H2O

NH4OH (25C)→ NH3 + H2O

8. Взаимодействие щелочи и переходного металла

щелочь + переходный металл → соль + Н2↑

2Al + 2KOH + 6H2O → 2K[Al(OH)4] +3H2↑

Zn + 2NaOH(тв) (t)→ Na2ZnO2 + H2↑

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

9. Взаимодействие с неметаллами

Щелочи взаимодействуют с некоторыми неметаллами - Si, S, P, F2, Cl2, Br2, I2. При этом часто в результате диспропорционирования образуются две соли.

Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2↑

3S + 6KOH (t)→ 2K2S + K2SO3 + 3H2O

Cl2 +2KOH(конц) → KCl + KClO + H2O (для Br, I)

3Cl2 + 6KOH(конц) (t)→ 5KCl + KClO3 +3H2O (для Br, I)

Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O

4F2 + 6NaOH(разб) → 6NaF + OF2↑ + O2↑ + 3H2O

4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3↑

Гидроксиды, обладающие восстановительными свойствами, способны окисляться кислородом

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (=Cr)

Химические свойства кислот 

1. Изменение цвета индикатора

растворимая кислота + индикатор → изменение цвета

Фиолетовый лакмус и метилоранж окрашиваются в красный, фенолфталеин становится прозрачным

2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации)

кислота + основание → соль + вода

H2SO4 + Mg(OH)2 → MgSO4 + 2H2O

3. Взаимодействие с основным оксидом

кислота + основный оксид → соль + вода

2HCl + CuO → CuCl2 + H2O

4. Взаимодействие с амфотерными гидроксидами с образованием средних, кислых или основных солей

кислота + амфотерный гидроксид → соль + вода

2HCl + Be(OH)2 → BeCl2 + 2H2O

H3PO4() + Zn(OH)2 → ZNHPO4 + 2H2O

HCl + Al(OH)3() → Al(OH)2Cl + H2O

5. Взаимодействие с амфотерными оксидами

кислота + амфотерный оксид → соль + вода

H2SO4 + ZnO → ZnSO4 + H2O

6. Взаимодействие с солями

Общая схема реакции: кислота + соль → соль + кислота

Происходит реакция ионного обмена, которая идет до конца только в случае образования газа или выпадения осадка.

Например: HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3

2HBr + K2SiO3 → 2KBr + H2SiO3↓

2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2↑

      А. Взаимодействие с солью более летучей или слабой кислоты с образованием газа

2CH3COOH + Na2S → 2CH3COONa + H2S↑

HCl + NaHS → NaCl + H2S↑

      Б. Взаимодействие сильной кислоты и соли сильной или средней кислоты с образованием нерастворимой соли

сильная кислота + соль сильной/средней кислоты → нерастворимая соль + кислота

H2SO4 + Ca(NO3)2 → CaSO4↓ + 2HNO3

Нелетучая ортофосфорная кислота вытесняет сильные, но летучие соляную и азотную кислоты из их солей при условии образования нерастворимой соли

2H3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6HCl

H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3HNO3

      В. Взаимодействие кислоты с основной солью этой же кислоты

кислота1 + основная соль кислоты1 → средняя соль + вода

HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O

       Г. Взаимодействие многоосновной кислоты с средней или кислой солью этой же кислоты с образованием кислой соли этой же кислоты, содержащей большее число атомов водорода

многоосновная кислота1 + средняя/кислая соль кислоты1 → кислая соль кислоты1

H3PO4 + Ca3(PO4)2 → 3CaHPO4

H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2

CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2

     Д. Взаимодействие сероводородной кислоты с солями Ag, Cu, Pb, Cd, Hg с образованием нерастворимого сульфида

кислота H2S +  соль Ag, Cu, Pb, Cd, Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + кислота

H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4

      Е. Взаимодействие кислоты со средней или комплексной солью с амфотерным металлом в анионе

а) в случае недостатка кислоты образуется средняя соль и амфотерный гидроксид

кислота + средняя/комплексная соль в амфотерным металлом в анионе → средняя соль + амфотерный гидроксид

2HCl(нед) + Na2ZnO2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓

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

б) в случае избытка кислоты образуются две средние соли и вода

кислота + средняя/комплексная соль с амфотерным металлом в анионе → средняя соль +  средняя соль + вода

4HCl(изб) + Na2ZnO2 → 2NaCl + ZnCl2 + 2H2O

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

     Ж. В некоторых случаях кислоты с солями вступают в окислительно-восстановительные реакции или реакции комплексообразования:

 - H2SO4(конц) и I‾/Br‾ (продукты H2S и I2/SO2 и Br2)  

 - H2SO4(конц) и Fe²+ (продукты SO2 и Fe³+)

 - HNO3 разб/конц и Fe²+ (продукты NO/NO2 и Fe³+)

 - HNO3 разб/конц и SO3²‾/S²‾ (продукты NO/NO2 и SO4²‾/S или SO4²‾)

 - HClконц и KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (продукты Cl2 и Mn²+/Cr²+/Cl‾)

     3. Взаимодействие концентрированной серной кислоты с твердой солью

Нелетучие кислоты могут вытеснять летучие из их твердых солей

H2SO4(конц) + NaCl(тв) → NaHSO4 + HCl↑

H2SO4(конц) + 2NaCl(тв) → Na2SO4 + 2HCl↑

H2SO4(конц) + KNO3(тв) → KHSO4 + HNO3↑

H2SO4(конц) + CaCO3(тв) → CaSO4 + CO2↑ + H2O

7. Взаимодействие кислоты с металлом

     А. Взаимодействие кислоты с металлами, стоящими в ряду до или после водорода

кислота + металл до Н2 → сель металла в минимальной степени окисления + Н2↑

Fe + H2SO4(разб) → FeSO4 + H2↑

кислота + металл после Н2 ≠ реакция не идет

Cu + H2SO4(разб) ≠

     Б. Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами

H2SO4(конц) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta ≠ реакция не идет

H2SO4(конц) + щелочной/щелочноземельный металл и Mg/Zn → H2S/S/SO2 (в зависимости от условий) + сульфат металла в максимальной степени окисления + Н2О

Zn + 2H2SO4(конц) (t1)→ ZnSO4 + SO2↑ + 2H2O

3Zn + 4H2SO4(конц) (t2>t1)→ 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O

4Zn + 5H2SO4(конц) (t3>t2)→ 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O

H2SO4(конц) + остальные металлы → SO2 + сульфат металла в максимальной степени окисления + H2O

Cu + 2H2SO4(конц) (t)→ CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

2Al + 6H2SO4(конц) (t)→ Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

      В. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с металлами

HNO3(конц) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta, Os ≠ реакция не идет

HNO3(конц) + Pt ≠ 

HNO3(конц) + металл щелочной/щелочноземельный → N2O + нитрат металла в максимальной степени окисления + H2O

4Ba + 10HNO3(конц) → 4Ba(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

HNO3(конц) + остальные металлы при температуре → NO2 + нитрат металла в максbмальной степени окисления + H2O

Ag + 2HNO3(конц) → AgNO3 + NO2↑ + H2O

С Fe, Co, Ni, Cr и Al взаимодействует только при нагревании, так как при обычных условиях эти металлы азотной кислотой пассивируются - становятся химически стойкими

     Г. Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с металлами

HNO3(разб) + Au, Pt, Ir, Rh, Ta ≠ реакция не идет

Очень пассивные металлы (Au, Pt) могут быть растворены царской водкой - смесью одного объема концентрированной азотной кислоты с тремя объемами концентрированной соляной кислоты. Окислителем в ней является атомарный хлор, отщепляющийся от хлорида нитрозила, который образуется в результате реакции: HNO3 + 3HCl → 2H2O + NOCl + Cl2

HNO3(разб) + металл щелочной/щелочноземельный → NH3(NH4NO3) + нитрат металла в максимальной степени окисления + H2O

NH3 превращается в NH4NO3 в избытке азотной кислоты

4Ca + 10HNO3(разб) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

HNO3(разб) + металл в ряду напряжений до Н2 → NO/N2O/N2/NH3 (в зависимости от условий) + нитрат металла в максимальной степени окисления + Н2О

С остальными металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода и неметаллами, HNO3(разб) образует соль, воду и, в основном NO, но, может, в зависимости от условий и N2O, и N2, и NH3/NH4NO3 (чем больше разбавлена кислота, тем ниже степень окисления азота в выделяющемся газообразной продукте)

3Zn + 8HNO3(разб) → 3Zn(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

4Zn + 10HNO3(разб) → 4Zn(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

5Zn + 12HNO3(разб) → 5Zn(NO3)2 + N2↑ + 6H2O

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

HNO3(разб) + металл после Н2 → NO + нитрат металла в максимальной степени окисления + H2O

С малоактивными металлами, стоящими после Н2, HNO3разб образует соль, воду и NO

3Cu + 8HNO3(разб) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

8. Разложение кислот при температуре

кислота (t)→ оксид + вода

H2CO3 (t)→ CO2 + H2O

H2SO3 (t)→ SO2 + H2O

H2SiO3 (t)→ SiO2 + H2O

2H3PO4 (t)→ H4P2O7 + H2O

H4P2O7 (t)→ 2HPO3 + H2O

4HNO3 (t)→ 4NO2 + O2 + 2H2O

3HNO2 (t)→ HNO3 + 2NO + H2O

2HNO2 (t)→ NO2 + NO + H2O

3HCl (t)→ 2HCl + HClO3

4H3PO3 (t)→ 3H3PO4 + PH3

9. Взаимодействие кислоты с неметаллами (окислительно-восстановительная реакция). При этом неметалл окисляется до соответствующей кислоты, а кислота восстанавливается до газообразного оксида: H2SO4(конц) - до SO2; HNO3(конц) - до NO2; HNO3(разб) - до NO.

S + 2HNO3(разб) → H2SO4 + 2NO↑

S + 6HNO3(конц) → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O

S + 2H2SO4(конц) → 3SO2↑ + CO2↑ + 2H2O

C + 2H2SO4(конц) → 2SO2↑ + CO2↑ + 2H2O

C + 4HNO3(конц) → 4NO2↑ + CO2↑ + 2H2O

P + 5HNO3(разб) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO↑

P + 5HNO3(конц) → HPO3 + 5NO2↑ + 2H2O

H2S + Г2 → 2HГ + S↓ (кроме F2)

H2SO3 + Г2 + H2O → 2HГ + H2SO4 (кроме F2)

2H2S(водн) + O2 → 2H2O + 2S↓

2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (горение)

2H2S + O2(недост) → 2H2O + 2S↓

Более активные галогены вытесняют менее активные из кислот НГ (исключение: F2 реагирует с водой, а не с кислотой)

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2↓

2HI + Cl2 → 2HCl + I2↓

2HI + Br2 → 2HBr + I2↓

10. Окислительно-восстановительные реакции между кислотами

H2SO4(конц) 2HBr → Br2↓ + SO2↑ + 2H2O

H2SO4(конц) + 8HI → 4I2↓ + H2S↑ + 4H2O

H2SO4(конц) + HCl ≠

H2SO4(конц) + H2S → S↓ + SO2↑ + 2H2O

3H2SO4(конц) + H2S → 4SO2↑ + 4H2O

H2SO3 + 2H2S → 3S↓ + 3H2O

2HNO3(конц) + H2S → S↓ + 2NO2↑ + 2H2O

2HNO3(конц) + SO2 → H2SO4 + 2NO2↑

6HNO3(конц) + HI → HIO3 + 6NO2↑ + 3H2O

2HNO3(конц) + 6HCl → 3Cl2↑ + 2NO↑ + 4H2O

Химические свойства амфотерных гидроксидов

1. Взаимодействие с основным оксидом

амфотерный гидроксид + основной оксид → соль + вода

2Al(OH)3 +Na2O (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O↑

2. Взаимодействие с амфотерным или кислотным оксидом

амфотерный гидроксид + амфотерный/кислотный оксид ≠ реакция не идет

Некоторые амфотерные оксиды (Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2) реагируют с кислотным оксидом СО2 с образованием осадков основных солей и воды

2Be(OH)2 + CO2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O

3. Взаимодействие с щелочью

амфотерный гидроксид + щелочь → соль + вода

Zn(OH)2 + 2KOH(тв) (t)→ K2ZnO2 + 2H2O↑

Zn(OH)2 + 2KOH → K2[Zn(OH)4]

4. Не взаимодействуют с нерастворимыми основаниями или амфотерными гидроксидами

амфотерный гидроксид + нерастворимое основание/амфотерный гидроксид ≠ реакция не идет

5. Взаимодействие с кислотами

амфотерный гидроксид + кислота → соль + вода

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

6. Не реагируют с солями

амфотерный гидроксид + соль ≠ реакция не идет

7. Не реагируют с металлами/неметаллами (простыми веществами)

амфотерный гидроксид + металл/неметалл ≠ реакция не идет

8. Термическое разложение

амфотерный гидроксид (t)→ амфотерный оксид + вода

2Al(OH)3 (t)→ Al2O3 + 3H2O

Zn(OH)2 (t)→ ZnO + H2O

  

Общие сведения о солях

Представим, что у нас есть кислота и щелочь, проведем между ними реакцию нейтрализации и получим кислоту и соль. 

 NaOH + HCl → NaCl (хлорид натрия) + H2O

 Получается, что соль состоит из катиона металла и аниона кислотного остатка. 

 Соли бывают:

 1. Кислые (с одним или двумя катионами водорода (то есть имеют кислую (или слабо-кислую) среду) - KHCO3, NaHSO3).

 2. Средние (имею катион металла и анион кислотного остатка, среду надо определять при помощи рН-метра - BaSO4, AgNO3).

 3. Основные (имеют гидроксид-ион, то есть щелочную (или слабо-щелочную) среду - Cu(OH)Cl, Ca(OH)Br).

 Также существуют двойные соли, образующие при диссоциации катионы двух металлов (K[Al(OH)4]).

 Соли, за небольшим исключением, являются твердыми кристаллическими веществами с высокими температурами плавления. Большинство солей белого цвета (KNO3, NaCl, BaSO4 и др.). Некоторые соли имеют окраску (K2Cr2O7 - оранжевого цвета, K2CrO4 - желтого, NiSO4 - зеленого, CoCl3 - розового, CuS - черного). По растворимости их можно разделить на растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые. Кислые соли, как правило, лучше растворимы в воде, чем соответствующие средние, а основные - хуже. 

  

Химические свойства солей

 1. Соль + вода

 При растворении многих солей в воде происходит их частичное или полное разложение - гидролиз. Некоторые соли образуют кристаллогидраты. При растворении в воде средних солей, содержащих амфотерный металл в анионе, образуются комплексные соли. 

 NaCl + H2O → NaOH + HCl

 Na2ZnO2 + 2H2O = Na2[Zn(OH)4]

 2. Соль + Основной оксид ≠ реакция не идет

 3. Соль + амфотерный оксид → (t) кислотный летучий оксид + соль

 Амфотерные оксиды вытесняют при сплавлении летучие кислотные оксиды из их солей. 

 Al2O3 +K2CO3 → KAlO2 + CO2↑

 Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2↑

 4. Соль + кислотный нелетучий оксид → кислотный летучий оксид + соль

 Нелетучие кислотные оксиды вытесняют при сплавлении летучие кислотные оксиды из их солей.

 SiO2 + CaCO3 → (t) CaSiO3 + CO2↑

 P2O5 + Na2CO3 → (t) 2Na3PO4 + 3CO2↑

 3SiO2 + Ca3(PO4)2 → (t) 3CaSiO3 + P2O5

 5. Соль + основание → основание + соль

 Реакции между солями о основаниями являются реакциями ионного обмена. Поэтому в обычных условиях они протекают только в растворах (и соль и основание должны быть растворимыми) и только при условии, что в результате обмена образуется осадок или слабый электролит (Н2О/NH4OH); газообразные продукты в этих реакциях не образуются.

 А. Растворимое основание + растворимая кислая соль → средняя соль + вода

 Если соль и основание образованные разными катионами, то образуются две средние соли; в случае кислых солей аммония избыток щелочи приводит к образованию гидроксида аммония. 

 Ba(OH)2 + Ba(HCO3) → 2BaCO3↑ + 2H2O

 2KOH + 2NaHCO3 → Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O

 2NaOH + 2NH4HS → Na2S + (NH4)2S + 2H2O

 2NaOH(изб) + NH4Hs → Na2S + NH4OH + H2O

 Б. Растворимое основание + растворимая средняя/основная соль → нерастворимая соль↓ + основание

 Растворимое основание + растворимая средняя/основная соль → соль + нерастворимое основание↓

 Растворимое основание + растворимая средняя/основная соль → соль + слабый электролит NH4OH

 Растворимое основание + растворимая средняя/основная соль → реакция не идет

 Реакция между растворимыми основаниями и средней/основной солью идет только в том случае, если в результате обмена ионами образуется нерастворимая соль, или нерастворимое основание, или слабый электролит NH4OH.

 Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH

 2NH4OH + CuCl2 → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓

 Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH4OH

 NaOH + KCl ≠

 Если исходная соль образована многокислотным основанием, при недостатке щелочи образуется основная соль. 

 NaOH(недост) + AlCl3 → Al(OH)Cl2 + NaCl

 При действии щелочей на соли серебра и ртути (II) выделяются не AgOH и Hg(OH)2, которые разлагаются при комнатной температуре, а нерастворимые оксиды Ag2O и HgO.

 2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓ 2NaNO3 + H2O

 Hg(NO3)2 + 2KOH → HgO↓ + 2KNO3 + H2O

 6. Соль + амфотерны гидроксид → реакция не идет

 7. Соль + кислота → кислота  + соль

 В основном. реакции кислот с солями - реакции ионного обмена, поэтому они протекают в растворах и только в том случае, если при этом образуется нерастворимая в кислотах соль или более слабая и летучая кислота. 

 HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3

 2HBr + K2SiO3 → 2KBr +H2SiO3↓

 2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2↑

 А. Кислота1 + соль более летучей/слабой кислоты2 → соль кислоты1 + более летучая/слабая кислота2

 Кислоты взаимодействуют с растворами солей более слабых или летучих кислот. Независимо от состава соли (средняя, кислая, основная), как правило, образуется средняя соль и более слабая летучая кислота.

 2CH3COOH + Na2S → 2CH3COONa + H2S↑

 HCl + NaHS → NaCl + H2S↑

 Б. Сильная кислота + соль сильной/средней кислоты → нерастворимая соль↓ + кислота

 Сильные кислоты взаимодействуют с растворами солей других сильных кислот, если при этом образуется нерастворимая соль. Нелетучая Н3РО4 (кислота средней силы) вытесняет сильные, но летучие соляную НСl и азотную HNO3 кислоты из их солей при условии образования нерастворимой соли.

 H2SO4 + Ca(NO3)2 → CaSO4↓ + 2HNO3

 2H3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6HCl

 H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3HNO3

 В. Кислота1 + основная соль кислоты1 → средняя соль + вода

 При действии кислоты на основную соль этой же кислоты образуется средняя соль и вода. 

 HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O

 Г. Многоосновная кислота1 + средняя/кислая соль кислоты1 → кислая соль кислоты1

 При действии многоосновной кислоты на среднюю соль этой же кислоты образуется кислая соль, а при действии на кислую соль образуется кислая соль, содержащая большее число атомов водорода.

 H3PO4 + Ca3(PO4) → 3CaHPO4

 H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2

 CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2

 Д. Кислота H2S + соль Ag, Cu, Pb, Cd, Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + кислота

 Слабая и летучая сероводородная кислота H2S вытесняет даже сильные кислоты из растворов солей Ag, Cu, Pb, Cd и Hg, образуя с ними осадки сульфидов, нерастворимые не только в воде, но и в образующейся кислоте. 

 H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4

 Е. Кислота + средняя/комплексная соль с амфотерным Ме в анионе → средняя соль + амфотерный гидроксид↓

                                                                                                                    → средняя соль + средняя соль + Н2О

 При действии кислоты на среднюю или комплексную соль с амфотерным металлом в анионе, соль разрушается и образуется: 

 а) в случае недостатка кислоты - средняя соль и амфотерный гидроксид

 б) в случае избытка кислоты - две средние соли и вода

 2HCl(нед) + Na2ZnO2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓

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

 4HCl(изб) + Na2ZnO2 → 2NaCl + ZnCl2 + 2H2O

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

 Следует иметь ввиду, что в ряде случаев между кислотами и солями протекают ОВР или реакции комплексообразования. Так, в ОВР вступают:

  - H2SO4 конц. и I‾/Br‾ (продукты H2S и I2/SO2 и Br2)

  - H2SO4 конц. и Fe²+ (продукты SO2 и  Fe³+)

  - HNO3 разб./конц. и Fe²+ (продукты NO/NO2 и Fe3+)

  - HNO3 разб./конц. и SO3²‾/S²‾ (продукты NO/NO2 и сульфат/сера или сульфат)

  - HCl конц. и KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (продукты хлор (газ) и Mn²+/Cr³+/Cl‾.

 Ж. Реакция протекает без растворителя

 Серная кислота конц. + соль (тв.) → соль кислая/средняя + кислая↑

 Нелетучие кислоты могут вытеснять летучие из их сухих солей. Чаще всего используется взаимодействие концентрированной серной кислоты с сухими солями сильных и слабых кислот, при этом образуется кислота и кислая или средняя соль.

 H2SO4(конц) + NaCl(тв) → NaHSO4 + HCl↑

 H2SO4(конц) + 2NaCl(тв) → Na2SO4 + 2HCl↑

 H2SO4(конц) + KNO3(тв) → KHSO4 + HNO3↑

 H2SO4(конц) + CaCO3(тв) → CaSO4 + CO2↑ + H2O

 8. Растворимая соль + растворимая соль → нерастворимая соль↓ + соль

 Реакции между солями являются реакциями обмена. Поэтому в обычных условиях они протекают только в том случае, если:

 а) обе соли растворимы в воде и взяты в виде растворов

 б) в результате реакции образуется осадок или слабый электролит (последний - очень редко).

 AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3

 Если одна из исходных солей нерастворима, реакция идет лишь тогда, когда в результате ее образуется еще более неарстворимая соль. Критерием "нерастворимости" служит величина ПР (произведение растворимости), однако, поскольку ее изучение выходит за рамки школьного курса, случаи, когда одна из солей-реагентов нерастворима, далее не рассматриваются.

 Если в реакции обмена образуется соль, полностью разлагающаяся в результате гидролиза (в таблице растворимости на месте таких солей стоят прочерки), то продуктами реакции становятся продукты гидролиза этой соли.

 Al2(SO4)3 + K2S ≠ Al2S3↓ + K2SO4

 Al2(SO4)3 + K2S + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + K2SO4

 FeCl3 + 6KCN → K3[Fe(CN)6] + 3KCl

 AgI + 2KCN → K[Ag(CN)2] + KI

 AgBr + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

 Fe2(SO4)3 + 2KI → 2FeSO4 + I2↑ + K2SO4

 NaCl + NaHSO4 → (t) Na2SO4 + HCl↑

 Средние соли иногда взаимодействуют друг с другом с образованием комплексных солей. Между солями возможны ОВР. Некоторые соли взаимодействуют при сплавлении.

 9. Соль менее активного металла + металл более активный → металл менее активный↓ + соль

 Более активный металл вытесняет менее активный металл (стоящий правее в ряду напряжения) из раствора его соли, при этом образуется новая соль, а менее активный металл выделяется в свободном виде (оседает на пластинке активного металла). Исключение - щелочные и щелочноземельные металлы в растворе взаимодействуют с водой.

 Соли, обладающие окислительными свойствами, в растворе вступают с металлами и в другие окислительно-восстановительные реакции. 

 FeSO4 + Zn → Fe↓ + ZnSO4

 ZnSO4 + Fe ≠

 Hg(NO3)2 + Cu → Hg↓ + Cu(NO3)2

 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

 FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl2

 HgCl2 + Hg → Hg2Cl2

 2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2

 Металлы могут вытеснять друг друга и из расплавов солей (реакция осуществляется без доступа воздуха). При этом надо помнить, что:

 а) при плавлении многие соли разлагаются

 б) ряд напряжения металлов определяет относительную активность металлов только в водных растворах (так, например, Аl  в водных растворах менее активен, чем щелочноземельные металлы, а в расплавах - более активен)

 K + AlCl3(распл) →(t) 3KCl + Al

 Mg + BeF2(распл) → (t) MgF2 + Be

 2Al + 3CaCl2(распл) → (t) 2AlCl3 + 3Ca

 10. Соль + неметалл

 Реакции солей с неметаллами немногочисленны. Это окислительно-восстановительные реакции.

 5KClO3 + 6P →(t) 5KCl + 3P2O5

 2KClO3 + 3S →(t) 2KCl + 2SO2

 2KClO3 + 3C →(t) 2KCl + 3CO2

 Более активные галогены вытесняют менее активные из растворов солей галогеноводородных кислот. Исключение - молекулярный фтор, который в растворах реагирует не с солью, а с водой. 

 2FeCl2 + Cl2 →(t) 2FeCl3

 2NaNO2 + O2 → 2NaNO3

 Na2SO3 + S →(t) Na2S2O3

 BaSO4 + 2C →(t) BaS + 2CO2↑

 2KClO3 + Br2 →(t) 2KBrO3 + Cl2↑ (такая же реакция характерна и для йода)

 2KI + Br2 → 2KBr + I2↓

 2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2↓

 2NaI + Cl2 → 2NaCl + I2↓

 11. Разложение солей.

 Соль →(t) продукты термического разложения

 1. Соли азотной кислоты

 Продукты термического разложения нитратов зависят от положения катиона металла в ряду напряжений металлов.

 MeNO3 → (t) (для Me левее Mg (исключая Li)) MeNO2 + O2↑

 MeNO3 → (t) (для Me от Mg до Cu, а также Li) MeO + NO2↑ + O2↑

 MeNO3 → (t) (для Me правее Cu) Me + NO2↑ + O2↑

 (при термическом разложении нитрата железа (II)/хрома (II) образуется оксид железа (III)/ хрома (III).

 2. Соли аммония

 Все соли аммония при прокаливании разлагаются. Чаще всего при этом выделяется аммиак NH3 и кислота или продукты ее разложения.

 NH4Cl →(t) NH3↑ + HCl↑ (=NH4Br, NH4I, (NH4)2S)

 (NH4)3PO4 →(t) 3NH3↑ + H3PO4

 (NH4)2HPO4 →(t) 2NH3↑ + H3PO4

 NH4H2PO4 →(t) NH3↑ + H3PO4

 (NH4)2CO3 →(t) 2NH3↑ + CO2↑ + H2O↑

 NH4HCO3 →(t) NH3↑ + CO2↑ + H2O↑

 Иногда соли аммония, содержащие анионы - окислители, разлагаются при нагревании с выделением N2, NO или N2O.

 (NH4)Cr2O7 →(t) N2↑ + Cr2O3 + 4H2O↑

 NH4NO3 →(t) N2O↑ + 2H2O↑

 2NH4NO3 →(t) N2↑ + 2NO + 4H2O↑

 NH4NO2 →(t) N2↑ + 2H2O↑

 2NH4MnO4 →(t) N2↑ + 2MnO2 + 4H2O↑

 3. Соли угольной кислоты

 Почти все карбонаты разлагаются до оксида металла и СО2. Карбонаты щелочных металлов кроме лития не разлагаются при нагревании. Карбонаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла. 

 MeCO3 →(t) MeO + CO2↑

 2Ag2CO3 →(t) 4Ag + 2CO2↑ + O2↑

 Все гидрокарбонаты разлагаются до соответствующего карбоната.

 MeHCO3 →(t) MeCO3 + CO2↑ + H2O↑

 4. Соли сернистой кислоты

 Сульфиты при нагревании диспропорционируют, образуя сульфид и сульфат. Образующийся при разложении (NH4)2SO3 сульфид (NH4)2S сразу же разлагается на NH3 и H2S.

 MeSO3 →(t) MeS + MeSO4

 (NH4)2SO3 →(t) 2NH3↑ + H2S↑ + 3(NH4)2SO4

 Гидросульфиты разлагаются до сульфитов, SO2 и H2O.

 MeHSO3 →(t) MeSO3 + SO2↑ +H2O↑

 5. Соли серной кислоты

 Многие сульфаты при t > 700-800 С разлагаются до оксида металла и SO3, который при такой температуре разлагается до SO2 и О2. Сульфаты щелочных металлов термостойки. Сульфаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла. Гидросульфаты разлагаются сначала до дисульфатов, а затем до сульфатов.

 2CaSO4 →(t) 2CaO + 2SO2↑ + O2↑

 2Fe2(SO4)3 →(t) 2Fe2O3 + 6SO2↑ + 3O2↑

 2FeSO4 →(t) Fe2O3 + SO3↑ + SO2↑

 Ag2SO4 →(t) 2Ag + SO2↑ + O2↑

 MeHSO4 →(t) MeS2O7 + H2O↑

 MeS2O7 →(t) MeSO4 + SO3↑

 6. Комплексные соли

 Гидроксокомплексы амфотерных металлов разлагаются в основном на среднюю соль и воду.

 K[Al(OH)4] →(t) KAlO2 + 2H2O↑

 Na2[Zn(OH)4] →(t) ZnO + 2NaOH + H2O↑

 7. Основные соли

 Многие основные соли при нагревании разлагаются. Основные соли бесислородных кислот разлагаются на воду и оксосоли

 Al(OH)2Br →(t) AlOBr + H2O↑

 2AlOHCl2 →(t) Al2OCl4 + H2O↑

 2MgOHCl →(t) Mg2OCl2 + H2O↑

 Основные соли кислородсодержащих кислот разлагаются на оксид металла и продукты термического разложения соответствующей кислоты.

 2AlOH(NO3)2 →(t) Al2O3 + NO2↑ + 3O2↑ + H2O↑

 (CuOH)2CO3 →(t) 2CuO + H2O↑ + CO2↑

 8. Примеры термического разложения других солей

 4K2Cr2O7 →(t) 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2

 2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2 + O2

 KClO4 →(t) KCl + O2

 4KClO3 →(t) KCl + 3KClO4

 2KClO3 →(t) 2KCl +3O2

 2NaHS →(t) Na2S + H2S

 2CaHPO4 →(t) Ca2P2O7 + H2O

 Ca(H2PO4)2 →(t) Ca(PO3)2 +2H2O

 2AgBr →(hν) 2Ag + Br2 (=AgI)

  

  

 Большая часть представленного материала взята из пособия Дерябиной Н.Е. "Химия. Основные классы неорганических веществ". ИПО "У Никитских ворот" Москва 2011.