Презентация на тему: "Презентация по неорганической химии: "Классы неорганических соединений""

Классы неорганических веществ

Тема :
Преподаватель
К.х.н. Зябликова Екатерина Сергеевна

Классификация неорганических веществ


Простые
-состоят из атомов одного химического элемента.


Сложные
-состоят из атомов разных элементов
Вещества

Благородные газы
He,
Ne,
Ar,
Kr,
Xe,
Rn
Простые вещества

Металлы
Na,
Fe,
Al,
Zn…

Неметаллы
O2,
H2,
Cl2,
S,
P,
C…

Сложные вещества
Оксиды
Гидроксиды
Соли
Кислоты
Основания
Амфотерные
гидроксиды

Свойства оксидов и гидроксидов в периоде изменяются от основных через амфотерные к кислотным.




+1
+3
щелочь
слабое
основание
амфотерный
гидроксид
основные
оксиды

Свойства оксидов и гидроксидов
Na2 O MgO Al2 O3 Si O2
+2
NaOН, MgOН, Al(OН) H2Si O3
амфотерный оксид
+1
+3
+2
+4
кислота
кислотный
оксид

Ве O
MgO
CaO
SrO
BaO
В главных подгруппах основные свойства оксидов и гидроксидов возрастают сверху вниз.




+2
+2
основные
оксиды

Свойства оксидов и гидроксидов
+2
амфотерный оксид

+2
+2
Ве(ОН)2
Mg(ОН)2
Са(ОН)2
Sr(ОН)2
Ва(ОН)2
Слабое основание
сильные основания – щелочи.
Амфотерный гидроксид

Оксиды
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых – кислород со степенью окисления -2
Общая формула:

ЭmOn

-2
Где m число атомов элемента Э,
n – число атомов кислорода.

Номенклатура
Примеры CO2 - оксид углерода (IV)
FeO - оксид железа (II)
Na2O - оксид натрия

«оксид элемента» (степень окисления элемента, если она переменна)
ЭmOn

-2

Несолеобразующие оксиды (безразличные) — оксиды, не проявляющие ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств и не образующие соли.
N2O, NO, CO, SiO
2) Солеобразующие оксиды – это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами или со щелочами с образованием соли и воды.
Классификация оксидов

Классификация оксидов
Кислотные
Оксиды неметаллов,
оксиды металлов
(с.о.+5,+6,+7)
P2O5
Основные
Оксиды металлов
(с.о. +1,+2)
CaO

Амфотерные
Оксиды металлов
(с.о. +3, +4),
а также оксиды
ВеО, ZnO
Солеобразующие
Оксиды
соответствуют
Основания
Ca(OH)2
соответствуют
Кислоты
H3 PO4

Оксиды
Если элемент проявляет разные степени окисления и образует несколько оксидов, то чем выше степень окисления элемента, тем более кислотный характер будет проявлять этот оксид:

Физические свойства
При комнатной температуре основные оксиды твердые кристаллические вещества чаще всего нерастворимые в воде;
Окрашенные в различные цвета

Основные оксиды
CaO
ВaO
CuO
Cu2O

Химические свойства основных оксидов (О.О.)

О.О.(раств) + вода = основание (щелочь)
Na2О + H2O → 2NaOH

2) О.О. + кислота = соль + вода
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O

3) О.О. + кислотный оксид = соль
СaO + SiO2 = CaSiO3

4) О.О. + амфотерный оксид = соль
Na2О + ZnO → Na2 ZnO2

Агрегатное состояние различное:
Р2О5 – твердый, SiO2 – твердый, СО2 – газообразный, SO3  – жидкий при комнатной температуре.

Все кислотные оксиды, кроме SiO2, растворимы в воде.

Кислотные оксиды
Р2О5
SiO2
Физические свойства

Химические свойства кислотных оксидов (К.О.)
1) К.О. + вода = кислота (кроме SiO2 )
Р2O5 + 3H2O = 2H3РO4

2) К.О. + основание = соль + вода
CO2 + Mg(OН)2= MgCO3 + H2O

3) К.О. +О.О. = соль
SO3 + MgO = MgSO4
4) К.О. + амфотерный оксид = соль
SO3 + ВеO → ВеSO4

Амфотерные оксиды
Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства.
Оксиды металлов
(с.о. +3, +4),
Примеры: Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, V2O3 TiO2
а также оксиды
ВеО, ZnO

Какие элементы периодической системы образуют амфотерные соединения?
Металлы
Неметаллы, исключая элементы побочных подгрупп
Элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды

18

Al2O3
ZnO
Амфотерные оксиды
Ga2O3
PbO

Химические свойства
амфотерных оксидов
Амфотерные оксиды с водой непосредственно не взаимодействуют.

Химические свойства
амфотерных оксидов
Кислотные свойства

С основаниями: ZnO + 2NaОН = Na2ZnO2 +Н2О
2. С основными оксидами: ZnO + MgО = MgZnO2

Основные свойства

С кислотами: ZnO + 2НСl → ZnСl2 + Н2О
С кислотными оксидами: ZnO+ SiO2 = ZnSiO3
силикат цинка
цинкат магния

Способы получения оксидов

1) Окисление простых веществ кислородом.

Горение
простых веществ:
S + O2 → SO2
Mg + О2 → MgО
Аl + О2 → Аl2О 3


сложных веществ:
СН4 + 2О2 → СО2 + Н2О


!!! Кроме оксидов щелочных металлов
Окисление сложных веществ

Способы получения оксидов
2) Термическое разложение
Нерастворимых оснований
Cu(OН)2= CuО + H2O
Mg(OH)2 = MgO + H2O

2. Некоторых кислот
H2SiO3 = SiO2 + H2O
H2SO3 = SO2 + H2O

3. Некоторых солей
СаСО3= СО2 + CaО

Cu(OН)2=CuО + H2O
t o
t o
t o
t o
t o
t o

Способы получения оксидов



3) Взаимодействие простых веществ с кислотами-окислителями.

C + 4HNO3(р-р) → СO2 + 4NO2 + H2O
Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Допишите уравнения реакций
СаО + СО2 →

Са(ОН)2 + СО2 →

Nа2О + СО2 →

СаО + P2О5 →

CaO + H3PO4 →

Гидроксиды
– это неорганические соединения, содержащие в составе гидроксильную группу (-ОН )
Общая формула:
Э(ОН)n
где Э – элемент (металл или неметалл)

Основания

Кислород-
содержащие
кислоты
NaОН
Ca(ОН)2
Cu(ОН)2
Al(OН)3
Zn(OН)2
Be(OН)2
Н2SO4
Н3РO4,
Н2СО3
Амфотерные
гидроксиды
Классификация гидроксидов

ГИДРОКСИДЫ

Основания
Основания – это сложные вещества, состоящие из ионов металлов и связанных с ними одного или нескольких гидроксид-ионов (ОН - )
-
М(ОН)n
где М – металл, n – число групп ОН и в то же время заряд иона металла
Исключение – гидроксид аммония NH4OH
+
+2
+3
NaOH Ca(OH)2 Fe(OH)3

Основания по ТЭД
Основания - это соединения, при диссоциации которых в растворе образуются гидроксид-ионы ОН-
LiOH = Li+ + OH-

Классификация
По количеству ОН- -групп
многокислотные (содержат более одной ОН- -группы).
однокислотные (содержат одну ОН- -группу)

КOH
NaOH

Ва(OH)2
Cr(OH)3
ОСНОВАНИЯ

Номенклатура

Mg(OH)2 – магний дигидроксид,
Cr(OH)3 – хром тригидроксид
NaOH – натрий гидроксид


NaOH – гидроксид натрия,
Cr(OH)3 - гидроксид хрома(III).

Классификация
32
2.Малорастворимые,
нерастворимые
Сu(ОН)2, Mg(ОН)2
По растворимости в воде
1. Растворимые, или щелочи
LiОН, NаОН, Са(ОН)2
ОСНОВАНИЯ

РАСТВОРИМОСТЬ ОСНОВАНИЙ В ВОДЕ

Щелочи.
- гидроксиды щелочнных и щелочно-земельных металлов (подгрупп Iа и II а, кроме Ве и Мg)

Гидроксиды щелочнных металлов

Белые кристаллические вещества, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). Растворы мылкие на ощупь, очень едкие.

LiOH – гидроксид
лития
NaOH – едкий натр
КОН – едкое кали

Основные свойства усиливаются в ряду:
LiOH → NaOH → KOH → RbOH → CsOH

Щелочи.

Гидроксиды металлов
IIА группы
Ве(ОН)2 – в воде нерастворим,
амфотерный гидроксид

Mg(ОН)2 – слабое основание

Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2 – сильные основания – щелочи.


Белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов.

Изменяют цвет индикаторов:


Химические свойства растворимых оснований
Растворы оснований имеют щелочную среду ( pH> 7 )

1. Взаимодействуют со всеми кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HCl → NaCl + H2O

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами.
NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O

3. Взаимодействуют с растворами солей, если образуется газ или осадок
NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Химические свойства оснований

4. Взаимодействуют с амфотерными гидроксидами
NaOH + Zn(ОН)2 → Na2[Zn(OH)4]

5. Нерастворимые в воде гидроксиды и NH4OH разлагаются при нагревании:
Mg(OH)2 → MgO + H2O
NH4OH → NH3 + H2O


Химические свойства оснований
t o
t o

1. Способы получения растворимых оснований (щелочей)

Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов их оксидов с водой

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

СаO + H2O = Са(OН)2

2. Способы получения нерастворимых оснований
Взаимодействие раствора щелочи с раствором соли

NaОН + CuSO4 → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4

Кислоты
Кислоты – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и атомов или групп атомов, называемых кислотными остатками.

HCl HNO3 H2SO4 H3PO4

Кислоты

(по ТЭД)
Кислоты – это соединения, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы водорода и анион кислотного остатка
НСl H++ Сl -

H2SO4 2H++SO42-

Физические свойства
При обычных условиях кислоты могут быть жидкими (HNO3, H2SO4) и твердыми (Н3РО4, Н3ВО3), или растворами газов в воде (HCl, H2S).

Некоторые кислоты, например азотистая HNO2, сернистая H2SO3, угольная Н2СО3, существуют только в разбавленных растворах.
Не могут быть выделены в чистом виде:
H2SO3 → Н2О + SO2;
2HNO2 → Н2О + NO + NO2.

Физические свойства

Названия кислот

Классификация кислот

Изменяют цвет индикаторов:


Химические свойства кислот
Растворы кислот имеют кислую среду ( pH< 7 )

1. Кислота + основание = соль + вода

H2SO4 +2 NaOH = Na2SO4 + 2H2O

2. Кислота + оксид металла = соль + вода

2 HCl+CuO = CuCl2 + H2O

Химические свойства кислот

Химические свойства кислот
3. Кислота + металл = водород + соль
2HCl +Zn = ZnCl2 + H2
Условия: - в ряду напряжений металл должен стоять до водорода
в результате реакции должна получиться растворимая соль

4. Кислота + соль = новая кислота + новая соль
Условия: - в результате реакции должны получиться газ, осадок или вода.
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

Способы получения кислот
1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой
SO3 + H2O → H2SO4
2. Вытеснение более летучей кислоты из её соли менее летучей кислотой
NaCl + H2SO4(конц.) → HCl + Na2SO4
3. Гидролиз галогенидов или солей
PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl
4. Из простых веществ (для бескислородных кислот)
H2 + Cl2 → HCl
H2 + S → H2S

- гидроксиды, которые в зависимости от условий могут быть как донорами катионов водорода и проявлять кислотные свойства, так и их акцепторами, проявляя основные свойства.
Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды
Al(OH)3
H3AlO3
Кислота
Основание
Гидроксид алюминия можно записать как основание и как кислоту

Химические свойства

Основные свойства

С кислотами: Zn(OH)2 + 3HCl = ZnCl2 +3H2O

Кислотные свойства

С основаниями:
Zn(OH)2   +   2NaOH   ⇄   Na2[Zn(OH)4]


Хлорид цинка

Способы получения амфотерных гидроксидов
Осаждение разбавленной щёлочью из растворов солей соответствующего амфотерного элемента
AlCl3 + NаOH = Al(OH)3 ↓ + 3NаCl
ZnCl2 + 2KOH = Zn(OH)2 ↓ + 2KCl.

Существует опасность, что щелочь окажется в избытке:
ZnSO4 + 4NaOH(изб.) = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4

Задание

СаО СО2 SO2
SiO2 СаО P2O5

N2O5SO3BaO

Напишите формулы щелочей и кислот, соответствующих данным оксидам

Соли
– это сложные вещества, состоящие из ионов металлов и кислотных остатков.
Ba SO4 K 3 N Na3PO4
Соли образуются при замещении атомов
водорода в кислоте на ионы металлов.
Например:
HCl Na Cl HNO3 NaNO3
H2S Na2S H2SO4 Na2SO4

Номенклатура солей
+
=

Номенклатура солей
бескислородных кислот

NaCl – хлорид натрия
Al2S3 – сульфид алюминия
FeBr2 – бромид железа (II)
FeBr3 – бромид железа (III)

Номенклатура солей кислородсодержащих кислот
Na2SO4– сульфат натрия
Na2SO3 - сульфит натрия
Fe(NO2)2 – нитрит железа (II)
Fe (NO3) 3 – нитрат железа (III)

1) ион кислотного остатка (в именительном падеже);
с суффиксами:
-ат для высшей степени окисления;
-ит для низшей степени окисления.;
2) металл (в родительном падеже).

Номенклатура солей
F –
Cl –
Br –
I –
S 2-
SO3 2-
SO4 2-
CO3 2-
SiO3 2-
NO3 –
NO2 –
PO4 3-
PO3 –
ClO4 –
Na F Фторид натрия
NaCl Хлорид натрия
NaBr Бромид натрия
Na I Иодид натрия
Na2S Сульфид натрия
Na2SO3 Сульфит натрия
Na2SO4 Сульфат натрия
Na2CO3 Карбонат натрия
Na2SiO3 Силикат натрия
Na NO3 Нитрат натрия
Na NO2 Нитрит натрия
Na3PO4 Ортофосфат натрия
Na PO3 Метафосфат натрия
NaClO4 Хлорат натрия

Алгоритм составления
формулы соли
При составлении формулы соли необходимо:
расставить заряды ионов металлов и заряды ионов кислотных остатков,
по правилу креста расставить коэффициенты,
чётные коэффициенты сократить.


Аl3+ (PO4)3-
Аl3 (PO4)3
Аl PO4

Соли – кристаллические вещества, в основном белого цвета.
Соли железа – желто - коричневого цвета. Соли меди – зеленовато-голубого цвета.

Физические свойства
CuSO4
FeCl2

Классификация
65
3. Нерастворимые
CaCO3
По растворимости в воде
Растворимые
NaCl
СОЛИ
2.Малорастворимые
CaSO4

РАСТВОРИМОСТЬ ОСНОВАНИЙ В ВОДЕ

Типы солей
Нормальные (средние) -это соли, в которых все атомы водорода соответствующей кислоты замещены на атомы металла.
NaCl, Na2SO4, Na3PO4

Кислые - это соли, в которых атомы водорода замещены только частично.
NaHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4

Основные - это соли, в которых группы ОН соответствующего основания частично замещены на кислотные остатки.
MgOHCl, Al(OH)2NO3

Типы солей
Двойные (смешанные) - это соли, в которых содержится два разных катиона и один анион.

KAl(SO4)2, Fe(NH4)2(SO4)2

Комплексные - это соли, в состав которых входит комплексный йон.
Na2[Zn(OH)4], K3[Fe(CN)6]

1) Соли реагируют с кислотами:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

2) Соли нерастворимые в воде разлагаются при нагревании:
СaCO3 = CaO + CO2

3) Соли реагируют с металлами( исключения активные металлы: Li, Na, K, Ca, Ba - которые при обычных условиях реагируют с водой):

Fe + р-рCuSO4 = FeSO4 + Cu


Химические свойства

4) Соли реагируют с другими солями с образованием новых нерастворимых солей:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

5) Соли реагируют с растворимыми основаниями с образованием нерастворимого основания:

AlCl3 + 3KOH = Al(OH)3 + 3KCl



Химические свойства

1) Взаимодействие металлов и неметаллов:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2) Взаимодействие кислотных оксидов с основными и амфотерными оксидами:
CaO + CO2 = CaCO3
ZnO + SiO2 = ZnSiO3
3) Взаимодействие оснований и кислот:
NaOH + HCl = NaCl + H2O






Получение солей

4) Взаимодействие двух разных солей с образованием новой нерастворимой соли:
Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓ + 2NaCl
5) Взаимодействие более активного металла с солями:
FeCl2 + Zn = ZnCl2 + Fe
6) Действие кислот на металлы, стоящие в ряду напряжений металлов до H2 :
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

Получение солей

Генетическая связь

Связь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого класса, называется генетической.

Генетическая связь между классами
неорганических соединений




74
МЕТАЛЛ
ОСНОВНЫЙ
ОКСИД
ОСНОВАНИЕ
СОЛЬ
НЕМЕТАЛЛ
КИСЛОТНЫЙ
ОКСИД
КИСЛОТА
+
+

В состав любого генетического ряда входят вещества различных классов неорганических соединений.
Генетический ряд металла :

Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3
Металл → Основной → Основание → Соль
оксид

Генетические ряды

Генетический ряд металла

Уравнения реакций к генетическому кальция
Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3 :

2Ca + O2 = 2 CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O

C → CO2 → H2CO3 → CaCO3
Неметалл →Кислотный →Кислота → Соль.
оксид

Уравнения реакций к генетическому ряду углерода
C → CO2 → H2CO3 → CaCO3

Генетический ряд неметалла

Генетический ряд алюминия.

NaAlO2
Al Al2O3 AlCl3 Al(OH)3
Al2(SO4)3
Na[Al(OH)4 ]

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Некоторые амфотерные гидроксиды: