Тема № 3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕМЕТАЛЛОВ

План

1. Основные химические свойства неметаллов.

2.Оксиды неметаллических элементов.

3.Распространение неметаллических элементов в природе.

4.Применение неметаллов.

1. Основные химические свойства неметаллов

Неметаллы (за исключением инертных газов) химически активные вещества.

В реакциях с металлами атомы неметаллических элементов присоединяют электроны, а в реакциях с неметаллами образуют совместные электронные пары.

Узнать, к какому атому смещаются общие электронные пары, помогает ряд электроотрицательности:

F, O, N, Cl, Br, I, S, C, Se, H, P, As, B, Si

электроотрицательность уменьшается

1. Взаимодействие неметаллов с металлами :

2Mg + O 2 = 2MgO (магний оксид)

6Li + N 2 = 2Li 3 N (литий нитрид)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (алюминий хлорид)

Ca + H 2 = CaH 2 (кальций гидрид)

Fe + S = FeS (ферум (II) сульфид )

При взаимодействии неметаллов с металлами образуются бинарные соединения с ионной химической связью.

2 . Взаимодействие неметаллов с кислородом :

С + О 2 = СО 2 (карбон (IV) оксид)

S + O 2 = SO 2 (c ульфур (IV) оксид )

Продуктами взаимодействия неметаллов с кислородом являются бинарные соединения с ковалентной полярной связью – оксиды , в которых кислород имеет степень окисления - 2.

3. Взаимодействие неметаллов с водородом :

H 2 + Cl 2 = 2HCl (гидроген хлорид или хлороводород)

H 2 + S = H 2 S (гидроген сульфид или сероводород)

При взаимодействии неметаллов с водородом образуются летучие (газообразные или жидкие) бинарные соединения с ковалентной полярной связью.

4. Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами :

С + 2S = CS 2 (карбон (IV) сульфид)

Si + 2Cl 2 = SiCl 4 (силиций (IV) хлорид)

Продуктами взаимодействия двух неметаллов являются вещества с различным агрегатным состоянием, которые имеют ковалентный тип химической связи.

1. Оксиды неметаллических элементов

Оксиды неметаллических элементов делят на:

а) солеобразующие (их большинство) и

б) несолеобразующие (СО, NO, N 2 O, H 2 O).

Среди оксидов есть газообразные вещества (СО, СО 2 , SO 2 ), твердые вещества (Р 2 О 5 ), жидкости (H 2 O, Сl 2 O 7 ).

Во всех без исключения оксидах атомы неметаллических элементов, соединенные с Оксигеном, имеют положительные степени окисления.

Большинство оксидов неметаллических элементов кислотные . Они взаимодействуют:

• с водой с образованием кислот,
• с основными и амфотерными оксидами с образованием солей,
• с основаниями и амфотерными гидроксидами с образованием солей и воды.

1. Распространение неметаллических элементов в природе

Неметаллы более распространены в природе, чем металлы.

В состав воздуха входят: азот, кислород, инертные газы.

Месторождения самородной серы в Прикарпатье – одни из крупнейших в мире.

Промышленным месторождением графита в Украине является Завальевское месторождение, сырье которого использует Мариупольский графитовый комбинат.

В Житомирской области, на Волыни обнаружены залежи пород, которые могут содержать алмазы, однако промышленные месторождения пока еще не открыты.

Атомы неметаллических элементов образуют различные сложные вещества, среди которых доминируют оксиды, соли.

1. Применение неметаллов

Кислород:

Процессы дыхания,

Горение,

Обмен веществ и энергии,

Производство металлов.

Водород:

Производство аммиака,

Хлоридной кислоты,

Метанола,

Превращение жидких жиров в твердые,

Сварка и резка тугоплавких металлов,

Восстановление металлов из руд.

Сера:

Получение сульфатной кислоты,

Изготовление резины из каучука,

Производство спичек,

Черного пороха,

Изготовление лекарственных препаратов.

Бор:

Составляющая нейтронопоглощающих материалов ядерных реакторов,

Защита поверхностей стальных изделий от коррозии,

В полупроводниковой технике,

Изготовление преобразователей тепловой энергии в электрическую.

Азот:

Газообразный:

Для производства аммиака,

Для создания инертной среды при сварке металлов,

В вакуумных установках,

Электрических лампах,

Жидкий :

В качестве хладагента в морозильных установках,

Медицине.

Фосфор:

Белый - для производства красного фосфора,

Красный - для производства спичек.

Кремний:

В электронике и электротехнике для изготовления:

Схем,

Диодов,

Транзисторов,

Фотоэлементов,

Для изготовления сплавов.

Хлор:

Производство хлоридной кислоты,

Органических растворителей,

Лекарств,

Мономеров для производства пластмасс,

Отбеливателей,

Как дезинфицирующее средство.

Углерод:

Алмаз:

Изготовление инструментов для бурения и резки,

Абразивный материал,

Ювелирные украшения,

Графит:

Литейное, металлургическое, радиотехническое производство,

Изготовление аккумуляторов,

В нефтегазодобывающей промышленности для буровых работ,

Изготовление антикоррозионных покрытий,

Замазок, уменьшающих силу трения,

Адсорбция.

Адсорбция – способность некоторых веществ (в частности углерода) удерживать на своей поверхности частицы других веществ (газа или растворенного вещества).

На адсорбционной способности углерода базируется его использование в медицине в лечебных целях – это таблетки или капсулы активированного угля. Их применяют внутрь при отравлении.

Чтобы вернуть адсорбенту способность к адсорбции и изъять адсорбированное вещество, достаточно нагрева.

Адсорбционную способность углерода использовал М.Д. Зелинский в изобретенном им в 1915 угольном противогазе – средстве индивидуальной защиты органов дыхания, лица и глаз человека от воздействия вредных веществ. В 1916 было налажено промышленный выпуск противогазов, что спасло жизнь сотен тысяч солдат во время Первой мировой войны. Усовершенствованный противогаз применяется и сейчас.

Домашнее задание

Напишите реакции взаимодействия: а) кремния с кислородом; б) кремния с водородом; в) цинка с хлором; г) фосфора с хлором. Назовите полученные соединения.

Соль19 Соль

1. Металл + Неметалл. В данное взаимодействие не вступают инертные газы. Чем выше электроотрицательность неметалла, тем с большим числом металлов он будет реагировать. Например, фтор реагирует со всеми металлами, а водород – только с активными. Чем левее в ряду активности металлов находится металл, тем с большим числом неметаллов он может реагировать. Например, золото реагирует только с фтором, литий – со всеми неметаллами.

2. Неметалл + неметалл. При этом более электроотрицательный неметалл выступает окислителем, менее ЭО – восстановителем. Неметаллы с близкой электроотрицательностью плохо взаимодействуют между собой, например, взаимодействие фосфора с водородом и кремния с водородом практически не возможно, так как равновесие этих реакций смещено в сторону образования простых веществ. Не реагируют с неметаллами гелий, неон и аргон, остальные инертные газы в жестких условиях могут реагировать с фтором. Не взаимодействуют кислород с хлором, бромом и йодом. Со фтором кислород может реагировать при низких температурах.

3. Металл + кислотный оксид. Металл восстанавливает неметалл из оксида. После этого избыток металла может реагировать с получившимся неметаллом. Например:

2Mg + SiO 2 = 2MgO + Si (при недостатке магния)

2Mg + SiO 2 = 2MgO + Mg 2 Si (при избытке магния)

4. Металл + кислота. Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с кислотами с выделением водорода.

Исключение составляют кислоты – окислители (серная концентрированная и любая азотная), которые могут реагировать с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода, в реакциях не выделяется водород, а получается вода и продукт восстановления кислоты.

Нужно обратить внимание на то, что при взаимодействии металла с избытком многоосновной кислоты может получиться кислая соль: Mg +2H 3 PO 4 = Mg(H 2 PO 4) 2 + H 2 .

Если продуктом взаимодействия кислоты и металла является нерастворимая соль, то металл пассивируется, так как поверхность металла защищается нерастворимой солью от действия кислоты. Например, действие разбавленной серной кислоты на свинец, барий или кальций.

5. Металл + соль. В растворе в данную реакцию вступают металл, стоящий в ряду напряжений правее магния, включая сам магний, но левее металла соли. Если металл активнее магния, то он реагирует не с солью, а с водой с образованием щелочи, которая в дальнейшем реагирует с солью. При этом исходная соль и получающаяся соль должны быть растворимыми. Нерастворимый продукт пассивирует металл.

Однако, из этого правила бывают исключения:

2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2 ;

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 . Так как железо имеет промежуточную степень окисления, то его соль в высшей степени окисления легко восстанавливается до соли в промежуточной степени окисления, окисляя даже менее активные металлы.

В расплавах ряд напряжений металлов не действует. Определить, возможна ли реакция между солью и металлом, можно только с помощью термодинамических расчетов. Например, натрий может вытеснить калий из расплава хлорида калия, так как калий более летучий: Na + KCl = NaCl + K (эту реакцию определяет энтропийный фактор). С другой стороны алюминий получали вытеснением из хлорида натрием: 3Na + AlCl 3 = 3NaCl + Al. Этот процесс экзотермический, его определяет энтальпийный фактор.

Возможен вариант, что соль при нагревании разлагается, и продукты ее разложения могут реагировать с металлом, например нитрат алюминия и железо. Нитрат алюминия разлагается при нагревании на оксид алюминия, оксид азота (IV) и кислород, кислород и оксид азота будут окислять железо:

10Fe + 2Al(NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2

6. Металл + основный оксид. Также, как и в расплавах солей, возможность этих реакций определяется термодинамически. В качестве восстановителей часто используют алюминий, магний и натрий. Например: 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe реакция экзотермическая, энтальпийный фактор);2 Al + 3Rb 2 O = 6Rb + Al 2 O 3 (рубидий летучий, энтальпийный фактор).

7. Неметалл + основный оксид. Здесь возможно два варианта: 1) неметалл – восстановитель (водород, углерод): CuO + H 2 = Cu + H 2 O; 2) неметалл – окислитель (кислород, озон, галогены): 4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 .

8. Неметалл + основание. Как правило, реакция идет между неметаллом и щелочью.Не все неметаллы могут реагировать с щелочами: нужно помнить, что в это взаимодействие вступают галогены (по-разному в зависимости от температуры), сера (при нагревании), кремний, фосфор.

2KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на холоде)

6KOH + 3Cl 2 = KClO 3 + 5KCl + 3H 2 O (в горячем растворе)

6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

2KOH + Si + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2

9. Неметалл+ кислотный оксид. Здесь также возможно два варианта:

1) неметалл – восстановитель (водород, углерод):

СО 2 + С = 2СО;

2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2 ;

SiO 2 + C = CO 2 + Si. Если получившийся неметалл может реагировать с металлом, использованным в качестве восстановителя, то реакция пойдет дальше (при избытке углерода) SiO 2 + 2C = CO 2 + SiС

2) неметалл – окислитель (кислород, озон, галогены):

2СO + O 2 = 2СО 2 .

СO + Cl 2 = СОCl 2 .

2NO + O 2 = 2NО 2 .

10. Кислотный оксид + основный оксид . Реакция идёт, если получающаяся соль в принципе существует. Например, оксид алюминия может реагировать с серным ангидридом с образованием сульфата алюминия, но не может реагировать с углекислым газом, так как соответствующей соли не существует.

11. Вода + основный оксид . Реакция возможна, если образуется щелочь, то есть растворимое основание (или мало растворимое, в случае кальция). Если основание нерастворимое или мало растворимое, то идёт обратная реакция разложения основания на оксид и воду.

12. Основный оксид + кислота . Реакция возможна, если образующаяся соль существует. Если получающаяся соль нерастворима, то реакция может пассивироваться из-за перекрытия доступа кислоты к поверхности оксида. В случае избытка многоосновной кислоты возможно образование кислой соли.

13. Кислотный оксид + основание . Как правило, реакция идет между щелочью и кислотным оксидом. Если кислотный оксид соответствует многоосновной кислоте, может получиться кислая соль: CO 2 + KOH = KHCO 3 .

Кислотные оксиды, соответствующие сильным кислотам, могут реагировать и с нерастворимыми основаниями.

Иногда с нерастворимыми основаниями реагируют оксиды, соответствующие слабым кислотам, при этом может получиться средняя или основная соль (как правило, получается менее растворимое вещество): 2Mg(OH) 2 + CO 2 = (MgOH) 2 CO 3 + H 2 O.

14. Кислотный оксид + соль. Реакция может идти в расплаве и в растворе. В расплаве менее летучий оксид вытесняет из соли более летучий. В растворе оксид, соответствующий более сильной кислоте, вытесняет оксид, соответствующий более слабой кислоте. Например, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , в прямом направлении эта реакция идет в расплаве, углекислый газ более летучий, чем оксид кремния; в обратном направлении реакция идет в растворе, угольная кислота сильнее кремниевой, к тому же оксид кремния выпадает в осадок.

Возможно соединение кислотного оксида с собственной солью, например, из хромата можно получить дихромат, и сульфата – дисульфат, из сульфита – дисульфит:

Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5

Для этого нужно взять кристаллическую соль и чистый оксид, или насыщенный раствор соли и избыток кислотного оксида.

В растворе соли могут реагировать с собственными кислотными оксидами с образованием кислых солей: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2NaHSO 3

15. Вода + кислотный оксид . Реакция возможна, если образуется растворимая или мало растворимая кислота. Если кислота нерастворимая или мало растворимая то идёт обратная реакция разложения кислоты на оксид и воду. Например, для серной кислоты характерна реакция получения из оксида и воды, реакция разложения практически не идёт, кремниевую кислоту нельзя получить из воды и оксида, но она легко разлагается на эти составляющие, а вот угольная и сернистая кислоты могут участвовать как в прямых, так и обратных реакциях.

16. Основание + кислота. Реакция идет, если хотя бы одно из реагирующих веществ растворимо. В зависимости от соотношения реагентов могут получаться средние, кислые и основные соли.

17. Основание + соль. Реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

18. Соль + кислота. Как правило,реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

Сильная кислота может реагировать с нерастворимыми солями слабых кислот (карбонатами, сульфидами, сульфитами, нитритами), при этом выделяется газообразный продукт.

Реакции между концентрированными кислотами и кристаллическими солями возможны, если при этом получается более летучая кислота: например, хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия, бромоводород и йодоводород – действием ортофосфорной кислоты на соответствующие соли. Можно действовать кислотой на собственную соль для получения кислой соли, например: BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba(HSO 4) 2 .

19. Соль + соль. Как правило,реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит.

Особо обратим внимание на те случаи, когда образуется соль, которая в таблице растворимости показана прочерком. Здесь возможны 2 варианта:

1) соль не существует, потому что необратимо гидролизуется . Это большинство карбонатов, сульфитов, сульфидов, силикатов трехвалентных металлов, а так же некоторые соли двухвалентных металлов и аммония. Соли трехвалентных металлов гидролизуются до соответствующего основания и кислоты, а соли двухвалентных металлов – до менее растворимых основных солей.

Рассмотрим примеры:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 = Fe 2 (CO 3) 3 + 6NaCl (1)

Fe 2 (CO 3) 3 + 6H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3H 2 CO 3

H 2 CO 3 разлагается на воду и углекислый газ, вода в левой и правой части сокращается и получается: Fe 2 (CO 3) 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат железа, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие хлорида железа (III) и карбоната натрия: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl

CuSO 4 + Na 2 CO 3 = CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)

Подчеркнутая соль не существует из-за необратимого гидролиза:

2CuCO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат меди, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие сульфата (II) и карбоната натрия:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4

2) Соль не существует за счёт внутримолекулярного окисления-восстановления , таким солям относятся Fe 2 S 3 , FeI 3 , CuI 2 . Как только они получаются, тут же разлагаются: Fe 2 S 3 = 2FeS+ S; 2FeI 3 = 2FeI 2 +I 2 ; 2CuI 2 = 2CuI + I 2

Например; FeCl 3 + 3KI = FeI 3 + 3KCl (1),

но вместо FeI 3 нужно записать продукты его разложения: FeI 2 +I 2.

Тогда получится: 2FeCl 3 + 6KI = 2FeI 2 +I 2 + 6KCl

Это не единственный вариант записи данной реакции, если йодид был в недостатке, то может получиться йод и хлорид железа (II):

2FeCl 3 + 2KI = 2FeCl 2 +I 2 + 2KCl

В предложенной схеме ничего не сказано про амфотерные соединения и соответствующие им простые вещества. На них мы обратим особое внимание. Итак, амфотерный оксид в данной схеме может занять место и кислотного и основного оксидов, амфотерный гидроксид – место кислоты и основания. Нужно помнить, что, выступая в качестве кислотных, амфотерные оксиды и гидроксиды образуют в безводной среде обычные соли, а в растворах – комплексные соли:

Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O (сплавление)

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na (в растворе)

Простые вещества, соответствующие амфотерным оксидам и гидроксидам, реагируют с растворами щелочей с образованием комплексных солей и выделением водорода: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3Н 2

ЗАДАНИЕ

Обсудите возможность взаимодействия… Это значит, что Вы должны решить:

1) возможна ли реакция;

2) если возможна, то при каких условиях (в растворе, в расплаве, при нагревании и т.п.), если не возможна, то почему;

3) могут ли получиться разные продукты при разных (каких) условиях.

После этого Вы должны записать все возможные реакции.

Например: 1. обсудите возможность взаимодействия магния с нитратом калия.

1) Реакция возможна

2) Она может происходить в расплаве (при нагревании)

3) В расплаве реакция возможна, так как нитрат разлагается с выделением кислорода, который окисляет магний.

KNO 3 + Mg = KNO 2 + MgO

2. обсудите возможность взаимодействия серной кислоты с хлоридом натрия.

1) Реакция возможна

2) Она может происходит между концентрированной кислотой и кристаллической солью

3) В качестве продукта может получаться сульфат натрия и гидросульфат натрия (в избытке кислоты, при нагревании)

H 2 SO 4 + NaCl = NaHSO 4 + HCl

H 2 SO 4 + 2NaCl = Na 2 SO 4 + 2HCl

Обсудите возможность протекания реакции между:

1. Ортофосфорной кислотой и гидроксидом калия;

2. Оксидом цинка и гидроксидом натрия;

3. Сульфитом калия и сульфатом железа (III);

4. Хлоридом меди (II) и йодидом калия;

5. Карбонатом кальция и оксидом алюминия;

6. Углекислым газа и карбонатом натрия;

7. Хлоридом железа (III) и сероводородом;

8. Магнием и сернистым газом;

9. Дихроматом калия и серной кислотой;

10. Натрием и серой.

Проведем небольшой анализ примеров С2

Разделение оснований на группы по различным признакам представлено в таблице 11.

Таблица 11
Классификация оснований

Все основания, кроме раствора аммиака в воде, представляют собой твёрдые вещества, имеющие различную окраску . Например, гидроксид кальция Са(ОН) 2 белого цвета , гидроксид меди (II) Сu(ОН) 2 голубого цвета , гидроксид никеля (II) Ni(OH) 2 зелёного цвета , гидроксид железа (III) Fe(OH) 3 красно-бурого цвета и т. д.

Водный раствор аммиака NH 3 Н 2 O, в отличие от других оснований, содержит не катионы металла, а сложный однозарядный катион аммония NH - 4 и существует только в растворе (этот раствор вам известен под названием нашатырного спирта). Он легко разлагается на аммиак и воду:

Однако, какими бы разными ни были основания, все они состоят из ионов металла и гидроксогрупп, число которых равно степени окисления металла.

Все основания, и в первую очередь щёлочи (сильные электролиты), образуют при диссоциации гидроксид-ионы ОН - , которые и обусловливают ряд общих свойств : мылкость на ощупь, изменение окраски индикаторов (лакмуса, метилового оранжевого и фенолфталеина), взаимодействие с другими веществами.

Типичные реакции оснований

Первая реакция (универсальная) была рассмотрена в § 38.

Лабораторный опыт № 23
Взаимодействие щелочей с кислотами

Запишите два молекулярных уравнения реакций, сущность которых выражается следующим ионным уравнением:

H + + ОН - = Н 2 O.

Проведите реакции, уравнения которых вы составили. Вспомните, какие вещества (кроме кислоты и щёлочи) необходимы для наблюдения за этими химическими реакциями.

Вторая реакция протекает между щелочами и оксидами неметаллов, которым соответствуют кислоты, например,

Соответствует

При взаимодействии оксидов с основаниями образуются соли соответствующих кислот и вода:

Рис. 141.
Взаимодействие щёлочи с оксидом неметалла

Лабораторный опыт № 24
Взаимодействие щелочей с оксидами неметаллов

Повторите опыт, который вы проделывали раньше. В пробирку налейте 2-3 мл прозрачного раствора известковой воды.

Поместите в неё соломинку для сока, которая выполняет роль газоотводной трубки. Осторожно пропускайте через раствор выдыхаемый воздух. Что наблюдаете?

Запишите молекулярное и ионное уравнения реакции.

Рис. 142.
Взаимодействие щелочей с солями:
а - с образованием осадка; б - с образованием газа

Третья реакция является типичной реакцией ионного обмена и протекает только в том случае, если в результате образуется осадок или выделяется газ, например:

Лабораторный опыт № 25
Взаимодействие щелочей с солями

В трёх пробирках слейте попарно по 1-2 мл растворов веществ: 1-я пробирка - гидроксида натрия и хлорида аммония; 2-я пробирка - гидроксида калия и сульфата железа (III); 3-я пробирка - гидроксида натрия и хлорида бария.

Нагрейте содержимое 1-й пробирки и определите по запаху один из продуктов реакции.

Сформулируйте вывод о возможности взаимодействия щелочей с солями.

Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид металла и воду, что нехарактерно для щелочей, например:

Fe(OH) 2 = FeO + Н 2 O.

Лабораторный опыт № 26
Получение и свойства нерастворимых оснований

В две пробирки налейте по 1 мл раствора сульфата или хлорида меди (II). В каждую пробирку добавьте по 3-4 капли раствора гидроксида натрия. Опишите образовавшийся гидроксид меди (II).

Примечание . Оставьте пробирки с полученным гидроксидом меди (II) для проведения следующих опытов.

Составьте молекулярное и ионные уравнения проведённой реакции. Укажите тип реакции по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции».

Добавьте в одну из пробирок с полученным в предыдущем опыте гидроксидом меди (II) 1-2 мл соляной кислоты. Что наблюдаете?

Используя пипетку, поместите 1-2 капли полученного раствора на стеклянную или фарфоровую пластину и, используя тигельные щипцы, осторожно выпарьте его. Рассмотрите образующиеся кристаллы. Отметьте их цвет.

Составьте молекулярное и ионные уравнения проведённой реакции. Укажите тип реакции по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», «участие катализатора» и «обратимость химической реакции ».

Нагрейте одну из пробирок с полученным ранее или выданным учителем гидроксидом меди () (рис. 143). Что наблюдаете?

Рис. 143.
Разложение гидроксида меди (II) при нагревании

Составьте уравнение проведённой реакции, укажите условие её протекания и тип реакции по признакам «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», «выделение или поглощение теплоты» и «обратимость химической реакции».

Ключевые слова и словосочетания

1. Классификация оснований.
2. Типичные свойства оснований: взаимодействие их с кислотами, оксидами неметаллов, солями.
3. Типичное свойство нерастворимых оснований: разложение при нагревании.
4. Условия протекания типичных реакций оснований.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

1. Металл + Неметалл. В данное взаимодействие не вступают инертные газы. Чем выше электроотрицательность неметалла, тем с большим числом металлов он будет реагировать. Например, фтор реагирует со всеми металлами, а водород – только с активными. Чем левее в ряду активности металлов находится металл, тем с большим числом неметаллов он может реагировать. Например, золото реагирует только с фтором, литий – со всеми неметаллами.

2. Неметалл + неметалл. При этом более электроотрицательный неметалл выступает окислителем, менее ЭО – восстановителем. Неметаллы с близкой электроотрицательностью плохо взаимодействуют между собой, например, взаимодействие фосфора с водородом и кремния с водородом практически не возможно, так как равновесие этих реакций смещено в сторону образования простых веществ. Не реагируют с неметаллами гелий, неон и аргон, остальные инертные газы в жестких условиях могут реагировать с фтором.
Не взаимодействуют кислород с хлором, бромом и йодом. Со фтором кислород может реагировать при низких температурах.

3. Металл + кислотный оксид. Металл восстанавливает неметалл из оксида. После этого избыток металла может реагировать с получившимся неметаллом. Например:

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Si (при недостатке магния)

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Mg 2 Si (при избытке магния)

4. Металл + кислота. Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с кислотами с выделением водорода.

Исключение составляют кислоты – окислители (серная концентрированная и любая азотная), которые могут реагировать с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода, в реакциях не выделяется водород, а получается вода и продукт восстановления кислоты.

Нужно обратить внимание на то, что при взаимодействии металла с избытком многоосновной кислоты может получиться кислая соль: Mg +2 H 3 PO 4 = Mg (H 2 PO 4) 2 + H 2 .

Если продуктом взаимодействия кислоты и металла является нерастворимая соль, то металл пассивируется, так как поверхность металла защищается нерастворимой солью от действия кислоты. Например, действие разбавленной серной кислоты на свинец, барий или кальций.

5. Металл + соль. В растворе в данную реакцию вступают металл, стоящий в ряду напряжений правее магния, включая сам магний, но левее металла соли. Если металл активнее магния, то он реагирует не с солью, а с водой с образованием щелочи, которая в дальнейшем реагирует с солью. При этом исходная соль и получающаяся соль должны быть растворимыми. Нерастворимый продукт пассивирует металл.

Однако, из этого правила бывают исключения:

2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2 ;

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 . Так как железо имеет промежуточную степень окисления, то его соль в высшей степени окисления легко восстанавливается до соли в промежуточной степени окисления, окисляя даже менее активные металлы.

В расплавах ряд напряжений металлов не действует. Определить, возможна ли реакция между солью и металлом, можно только с помощью термодинамических расчетов. Например, натрий может вытеснить калий из расплава хлорида калия, так как калий более летучий: Na + KCl = NaCl + K (эту реакцию определяет энтропийный фактор). С другой стороны алюминий получали вытеснением из хлорида натрием: 3 Na + AlCl 3 = 3 NaCl + Al . Этот процесс экзотермический, его определяет энтальпийный фактор.

Возможен вариант, что соль при нагревании разлагается, и продукты ее разложения могут реагировать с металлом, например нитрат алюминия и железо. Нитрат алюминия разлагается при нагревании на оксид алюминия, оксид азота (IV ) и кислород, кислород и оксид азота будут окислять железо:

10Fe + 2Al(NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2

6. Металл + основный оксид. Также, как и в расплавах солей, возможность этих реакций определяется термодинамически. В качестве восстановителей часто используют алюминий, магний и натрий. Например: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe реакция экзотермическая, энтальпийный фактор);2 Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (рубидий летучий, энтальпийный фактор).

8. Неметалл + основание. Как правило, реакция идет между неметаллом и щелочью.Не все неметаллы могут реагировать с щелочами: нужно помнить, что в это взаимодействие вступают галогены (по-разному в зависимости от температуры), сера (при нагревании), кремний, фосфор.

KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на холоде)

6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (в горячем растворе)

6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

2KOH + Si + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2

1) неметалл – восстановитель (водород, углерод):

СО 2 + С = 2СО;

2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2 ;

SiO 2 + C = CO 2 + Si. Если получившийся неметалл может реагировать с металлом, использованным в качестве восстановителя, то реакция пойдет дальше (при избытке углерода) SiO 2 + 2 C = CO 2 + Si С

2) неметалл – окислитель (кислород, озон, галогены):

2С O + O 2 = 2СО 2 .

С O + Cl 2 = СО Cl 2 .

2 NO + O 2 = 2 N О 2 .

10. Кислотный оксид + основный оксид . Реакция идёт, если получающаяся соль в принципе существует. Например, оксид алюминия может реагировать с серным ангидридом с образованием сульфата алюминия, но не может реагировать с углекислым газом, так как соответствующей соли не существует.

11. Вода + основный оксид . Реакция возможна, если образуется щелочь, то есть растворимое основание (или мало растворимое, в случае кальция). Если основание нерастворимое или мало растворимое, то идёт обратная реакция разложения основания на оксид и воду.

12. Основный оксид + кислота . Реакция возможна, если образующаяся соль существует. Если получающаяся соль нерастворима, то реакция может пассивироваться из-за перекрытия доступа кислоты к поверхности оксида. В случае избытка многоосновной кислоты возможно образование кислой соли.

13. Кислотный оксид + основание . Как правило, реакция идет между щелочью и кислотным оксидом. Если кислотный оксид соответствует многоосновной кислоте, может получиться кислая соль: CO 2 + KOH = KHCO 3 .

Кислотные оксиды, соответствующие сильным кислотам, могут реагировать и с нерастворимыми основаниями.

Иногда с нерастворимыми основаниями реагируют оксиды, соответствующие слабым кислотам, при этом может получиться средняя или основная соль (как правило, получается менее растворимое вещество): 2 Mg (OH) 2 + CO 2 = (MgOH) 2 CO 3 + H 2 O .

14. Кислотный оксид + соль. Реакция может идти в расплаве и в растворе. В расплаве менее летучий оксид вытесняет из соли более летучий. В растворе оксид, соответствующий более сильной кислоте, вытесняет оксид, соответствующий более слабой кислоте. Например, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , в прямом направлении эта реакция идет в расплаве, углекислый газ более летучий, чем оксид кремния; в обратном направлении реакция идет в растворе, угольная кислота сильнее кремниевой, к тому же оксид кремния выпадает в осадок.

Возможно соединение кислотного оксида с собственной солью, например, из хромата можно получить дихромат, и сульфата – дисульфат, из сульфита – дисульфит:

Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5

Для этого нужно взять кристаллическую соль и чистый оксид, или насыщенный раствор соли и избыток кислотного оксида.

В растворе соли могут реагировать с собственными кислотными оксидами с образованием кислых солей: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3

15. Вода + кислотный оксид . Реакция возможна, если образуется растворимая или мало растворимая кислота. Если кислота нерастворимая или мало растворимая то идёт обратная реакция разложения кислоты на оксид и воду. Например, для серной кислоты характерна реакция получения из оксида и воды, реакция разложения практически не идёт, кремниевую кислоту нельзя получить из воды и оксида, но она легко разлагается на эти составляющие, а вот угольная и сернистая кислоты могут участвовать как в прямых, так и обратных реакциях.

16. Основание + кислота. Реакция идет, если хотя бы одно из реагирующих веществ растворимо. В зависимости от соотношения реагентов могут получаться средние, кислые и основные соли.

17. Основание + соль. Реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

18. Соль + кислота. Как правило,реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

Сильная кислота может реагировать с нерастворимыми солями слабых кислот (карбонатами, сульфидами, сульфитами, нитритами), при этом выделяется газообразный продукт.

Реакции между концентрированными кислотами и кристаллическими солями возможны, если при этом получается более летучая кислота: например, хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия, бромоводород и йодоводород – действием ортофосфорной кислоты на соответствующие соли. Можно действовать кислотой на собственную соль для получения кислой соли, например: BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba (HSO 4) 2 .

19. Соль + соль. Как правило,реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит.

1) соль не существует, потому что необратимо гидролизуется . Это большинство карбонатов, сульфитов, сульфидов, силикатов трехвалентных металлов, а так же некоторые соли двухвалентных металлов и аммония. Соли трехвалентных металлов гидролизуются до соответствующего основания и кислоты, а соли двухвалентных металлов – до менее растворимых основных солей.

Рассмотрим примеры:

2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 = Fe 2 (CO 3 ) 3 + 6 NaCl (1)

Fe 2 (CO 3) 3 + 6H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3H 2 CO 3

H 2 CO 3 разлагается на воду и углекислый газ, вода в левой и правой части сокращается и получается: Fe 2 (CO 3 ) 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат железа, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие хлорида железа (III ) и карбоната натрия: 2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 + 6 NaCl

CuSO 4 + Na 2 CO 3 = CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)

Подчеркнутая соль не существует из-за необратимого гидролиза:

2CuCO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат меди, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие сульфата (II ) и карбоната натрия:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4

Представление о современной квантово-механической модели атома. Характеристика состояния электронов в атоме с помощью набора квантовых чисел, их трактовка и допустимые значения

Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней электронами в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Гунда. Принцип минимума энергии.

Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Характер их изменения по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Металлы и неметаллы.

Электроотрицательность химических элементов. Характер изменения электроотрицательности по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Понятие степени окисления.

Основные типы химической связи. Ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей. Общее представление о методе молекулярных орбиталей.

Два механизма образования ковалентной связи: обычный и донорно-акцепторный.

Ионная связь как предельный случай поляризации ковалентной связи. Электростатическое взаимодействие ионов.

11.Металлические связи. Металлические связи как предельный случай делокализации валентных электронных орбиталей. Кристаллические решетки металлов.

12. Межмолекулярные связи. Взаимодействия Ван-дер-Ваальса – дисперсионное, диполь-дипольное, индуктивное). Водородная связь.

13. Основные классы неорганических соединений. Оксиды металлов и неметаллов. Номенклатура этих соединений. Химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов.

15. Кислоты.Бескислородные и кислородные кислоты. Номенклатура (название кислот). Химические свойства кислот.

16. Соли как продукты взаимодействия кислот и оснований. Типы солей: средние (нормальные), кислые, основные, оксосоли, двойные, комплексные соли. Номенклатура солей. Химические свойства солей.

17. Бинарные соединения металлов и неметаллов. Степени окисления элементов в них. Номенклатура бинарных соединений.

18. Типы химических реакций: простые и сложные, гомогенные и гетерогенные, обратимые и необратимые.

20. Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции в гомогенных и гетерогенных процессах.

22. Влияние температуры на скорость химической реакции. Энергия активации.

23. Химическое равновесие. Константа равновесия, ее зависимость от температуры. Возможность смещения равновесия химической реакции. Принцип Ле-Шателье.

1)Кислота – сильный электролит.

36. А) Стандартный водородный электрод. Кислородный электрод.

37. Уравнение Нернста для расчета электродных потенциалов электродных систем различных типов. Уравнение Нернста для водородного и кислородного электродов

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

I – величина тока

49. Кислотно-основной метод титрования.Расчеты по закону эквивалентов. Методика титрования. Мерная посуда в титриметрическом методе

13. Основные классы неорганических соединений . Оксиды металлов и неметаллов. Номенклатура этих соединений. Химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов.

Оксиды – соединения элемента с кислородом.

Оксиды не образующие кислот, оснований и солей при обычных условиях, называются не солеобразующими.

Солеобразующие оксиды подразделяются на кислотные, основные и амфотерные (обладающие двойственными свойствами) . Неметаллы образуют только кислотные оксиды, металлы – все остальные и некоторые кислотные.

Основные оксиды - это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами.

Свойства:

1. Взаимодействие с водой:

Взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи)

CaO+H2O = Ca(OH)2 (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)

2. Взаимодействие с кислотами:

Взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде)

CaO+H2SO4 = CaSO4+ H2O (Кристаллы этого вещества CaSO4 известны всем под названием "гипс").

3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли

CaO+CO2=CaCO3 (Это вещество известно всем - обычный мел!)

Кислотные оксиды - это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами.

Свойства:

Химическая реакция с водой CO 2 +H 2 O=H 2 CO 3 - это вещество - угольная кислота - одна из слабых кислот, её добавляют в газированную воду для "пузырьков" газа.

Реакция с щелочами (основаниями): CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O- кальцинированная сода или стиральная сода.

Реакция с основными оксидами: CO 2 +MgO=MgCO 3 - получившая соль - карбонат магния - ещё называется "горькая соль".

Амфотерные оксиды - это сложные химические вещества, также относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово "амфотерный" в нашем случае относится к оксидам металлов.

Свойства:

Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами. Например:

Реакция с кислотным оксидом:

ZnO+H2CO3 = ZnCO3 + H2O - Образовавшееся вещество - раствор соли "карбоната цинка" в воде.

Реакция с основаниями:

ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O - полученное вещество - двойная соль натрия и цинка.

14. Основания.Номенклатура оснований. Химические свойства оснований. Амфотерные основания, реакции их взаимодействия с кислотами и щелочами.

Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.

Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием.

Свойства:

Взаимодействие с неметаллами:

при нормальных условиях гидроксиды не взаимодействуют с большинством неметаллов, исключение - взаимодействие щелочей с хлором

Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием солей: 2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O

Взаимодействие с кислотами -реакция нейтрализации:

с образованием средних солей: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O

условие образования средней соли - избыток щелочи;

с образованием кислых солей: NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O

условие образования кислой соли - избыток кислоты;

с образованием основных солей: Cu(OH)2 + HCl = Cu(OH)Cl + H2O

условие образования основной соли - избыток основания.

С солями основания реагируют при выпадении осадка в результате реакции, выделения газа или образования малодиссоциирующего вещества.

Амфотерными называются гидроксиды, которые проявляют и основные и кислотные свойства в зависимости от условий, т.е. растворяются в кислотах и щелочах.

Ко всем свойствам оснований добавляются взаимодействие с основаниями.

Нам надо знать, что из неметаллов, упоминаемых в школьном курсе:

C, N 2 , O 2 – не реагируют с щелочами

Si, S, P, Cl 2 , Br 2 , I 2 , F 2 – реагируют:

Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2 ,
3S + 6KOH = 2K 2 S + K 2 SO 3 + 3H 2 O,
Cl 2 + 2KOH (холодный)= KCl + KClO + H 2 O,
3Cl 2 + 6KOH (горячий) = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O

(аналогично бром и иод)

4P + 3NaOH + 3H 2 O = 3NaH 2 PO 2 + PH 3

Органическая химия

Тривиальные названия

Надо знать, какие органические вещества соответствуют названиям:

изопрен, дивинил, винилацетилен, толуол, ксилол, стирол, кумол, этиленгликоль, глицерин, формальдегид, уксусный альдегид, пропионовый альдегид, ацетон, первые шесть предельных одноосновных кислот (муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, капроновая), акриловая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, щавелевая кислота, бензойная кислота, анилин, глицин, аланин. Не путайте пропионовую кислоту с пропеновой!! Соли важнейших кислот: муравьиной – формиаты, уксусной – ацетаты, пропионовой – пропионаты, масляной – бутираты, щавелевой – оксалаты. Радикал –CH=CH 2 называется винил!!

Заодно и некоторые неорганические тривиальные названия:

Поваренная соль (NaCl), негашеная известь (CaO), гашеная известь (Ca(OH) 2), известковая вода (раствор Ca(OH) 2), известняк (CaCO 3), кварц (он же кремнезем или диоксид кремния – SiO 2), углекислый газ (CO 2), угарный газ (CO), сернистый газ (SO 2), бурый газ (NO 2), питьевая или пищевая сода (NaHCO 3), кальцинированная сода (Na 2 CO 3), аммиак (NH 3), фосфин (PH 3), силан (SiH 4), пирит (FeS 2), олеум (раствор SO 3 в концентрированной H 2 SO 4), медный купорос (CuSO 4 ∙5H 2 O).

Некоторые редкие реакции

1) Образование винилацетилена :

2) Реакция прямого окисления этилена в уксусный альдегид :

Эта реакция коварна тем, что мы хорошо знаем, как ацетилен превращается в альдегид (реакция Кучерова), а если в цепочке встретится превращение этилен → альдегид, то это может нас поставить в тупик. Так вот, имеется в виду эта реакция!

3) Реакция прямого окисления бутана в уксусную кислоту:

Эта реакция лежит в основе промышленного производства уксусной кислоты.

4) Реакция Лебедева:

Отличия фенолов от спиртов

Огромное количество ошибок в таких заданиях!!

1) Следует помнить, что фенолы более кислотны, чем спирты (связь О-Н в них более полярна). Поэтому спирты не реагируют с щелочью, а фенолы реагируют и с щелочью, и некоторыми солями (карбонаты, гидрокарбонаты).

Например:

Задача 10.1

Какие из этих веществ реагируют с литием:

а) этиленгликоль, б) метанол, в) фенол, г) кумол, д) глицерин.

Задача 10.2

Какие из этих веществ реагируют с гидроксидом калия:

а) этиленгликоль, б) стирол, в) фенол, г) этанол, д) глицерин.

Задача 10.3

Какие из этих веществ реагируют с гидрокарбонатом цезия:

а) этиленгликоль, б) толуол, в) пропанол-1, г) фенол, д) глицерин.

2) Следует помнить, что спирты реагируют с галогеноводородами (эта реакция идет по связи С-О), а фенолы нет (в них связь С-О из-за эффекта сопряжения малоподвижна).

Дисахариды

Основные дисахариды: сахароза, лактоза и мальтоза имеют одинаковую формулу C 12 H 22 O 11 .

О них следует помнить:

1) что они способны гидролизоваться на те моносахариды, из которых состоят: сахароза – на глюкозу и фруктозу, лактоза – на глюкозу и галактозу, мальтоза – на две глюкозы.

2) что лактоза и мальтоза обладают альдегидной функцией, то есть являются восстанавливающими сахарами (в частности, дают реакции «серебряного» и «медного» зеркала), а сахароза – невосстанавливающий дисахарид, не имеет альдегидной функции.

Механизмы реакций

Будем надеяться, что достаточно следующих знаний:

1) для алканов (в том числе в боковых цепях аренов, если эти цепи предельные) характерны реакции свободнорадикального замещения (с галогенами), которые идут по радикальному механизму (инициирование цепи – образование свободных радикалов, развитие цепи, обрыв цепи на стенках сосуда или при соударении радикалов);

2) для алкенов, алкинов, аренов характерны реакции электрофильного присоединения , которые идут по ионному механизму (через образование пи-комплекса и карбокатиона ).

Особенности бензола

1. Бензол в отличие от других аренов не окисляется перманганатом калия.

2. Бензол и его гомологи способны вступать в реакцию присоединения с водородом. Но только бензол способен также вступать в реакцию присоединения с хлором (только бензол и только с хлором!). При этом все арены способны вступать в реакцию замещения с галогенами.

Реакция Зинина

Восстановление нитробензола (или аналогичных ему соединений) в анилин (или другие ароматические амины). Эта реакция в одном из ее видов почти обязательно встретится!

Вариант 1 – восстановление молекулярным водородом:

C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 → C 6 H 5 NH 2 +2H 2 O

Вариант 2 – восстановление водородом, полученным при реакции железа (цинка) с соляной кислотой:

C 6 H 5 NO 2 + 3Fe + 7HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl +3FeCl 2 + 2H 2 O

Вариант 3 – восстановление водородом, полученным при реакции алюминия с щелочью:

C 6 H 5 NO 2 + 2Al + 2NaOH + 4H 2 O → C 6 H 5 NH 2 +2Na

Свойства аминов

Почему-то свойства аминов запоминаются хуже всего. Возможно, это связано с тем, что амины изучаются в курсе органической химии последними, и их свойства не удается повторить, изучая другие классы веществ. Поэтому рецепт такой: просто выучить все свойства аминов, аминокислот и белков.

Взаимодействие с водой

Многие неметаллы взаимодействуют с водой с образованием оксидов (и/или других соединений). Реакции идут при сильном нагревании.

С + H 2 O → CO + H 2

6B + 6H 2 O → 2H 3 B 3 O 3 (бороксин)+ 3H 2

4P + 10H 2 O → 2P 2 O 5 + 5H 2

3S + 2H 2 O → 2H 2 S + SO 2

Галогены при взаимодействии с водой диспропорционируют (образуют из соединения с одной степенью окисления соединения с различными степенями окисления)- кроме F 2 . Реакции идут при комнатной температуре.

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO

Br 2 + H 2 O → HBr + HBrO

2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2

Взаимодействие с неметаллами

Взаимодействие с кислородом.

Большинство неметаллов (кроме галагенов, благородных газов) взаимодействуют с кислородом с образованием оксидов, а при определенных условиях (температура, давление, катализаторы) – высших оксидов.

N 2 + O 2 → 2NO (реакция идет при температуре 2000°C или в электрической дуге)

С + O 2 → СO 2

4B + 3O 2 → 2B 2 O 3

S + O 2 → SO 2

Взаимодействие с фтором

Большинство неметаллов (кроме N 2 , С (алмаз), некоторые благородные газы) взаимодействуют с фтором с образованием фторидов.

O 2 +2F 2 → 2OF 2 (при пропускание электрического тока)

C + 2F 2 → CF 4 (при температуре 900°C)

S +3F 2 → SF 6

2.3 Взаимодействие с галогенами (Cl 2 , Br 2)

C неметаллами (кроме углерода, азота, фтора, кислорода и инертных газов), образует соответствующие галогениды (хлориды и бромиды).

2S + Cl 2 → S 2 Cl 2

2S + Br 2 → S 2 Br 2

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5 (сжигание в атмосфере хлора)

Cl 2 + Br 2 → 2BrCl

Cl 2 + I 2 → 2ICl (нагрев до 45°C))

Br 2 + I 2 → 2IBr

Взаимодействие с оксидами

Углерод и кремний восстанавливают металлы и неметаллы из их оксидов. Реакции идут при нагревании.

SiO 2 +C=CO 2 +Si

MnO2 + Si → Mn + SiO 2.

Взаимодействие со щелочами

Большинство неметаллов (кромеF 2 , Si) диспропорционируют при взаимодействии со щелочами. Благородные газы, O 2 , N 2 и некоторые другие металлы не взаимодействуют со щелочами

Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO

3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + H 2 O (при нагревании)

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O (присплавлении)

P + NaOH → Na 3 PO 3 + PH 3

Si +2NaOH+ H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

4F 2 + 6NaOH → OF 2 + 6NaF + 3H 2 O + O 2

Взаимодействие с кислотами-окислителями

Все неметаллы (кроме галогенов, благородных газов, N 2 , O 2 , Si) взаимодействуют с кислотами – окислителями с образованием соответсвующей кислородсодержащей кислоты (или оксида).

C + 2 H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 +2H 2 O

B + 3HNO 3 → H 3 BO 3 + 3NO 2

S + 6HNO 3 → H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Взаимодействие с солями

Более электроотрицательный галоген вытесняет менее электроотрицательный реагент из его соли или водородного соединения

2NaBr + Cl 2 → 2NaCl + Br 2

Химические свойства неоксидных бинарных соединений различно. Большинство из них (кроме галогенидов) при взаимодействии с кислородом образуют два оксида (в случае аммиака необходимо использовать катализаторы).

Химические свойства основных оксидов

Взаимодействие с водой

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с образованием растворимых (малорастворимых) соединений – щелочи

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH

Взаимодействие с оксидами

Основные оксиды взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами с образованием солей.

Na 2 O + SO 3 → Na 2 SO 4

CaO + Al 2 O 3 → CaAl 2 O 4 (сплавление)

Взаимодействие с кислотами

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами

CaO + 2HCl→ CaCl 2 + H 2 O

FeO + 2HCl→ FeCl 2 + H 2 O

Основные оксиды элементов с переменной степенью окисления могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях

FeO + 4HNO 3 →Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

2MnO + O 2 → 2MnO 2

Химические свойства амфотерных оксидов

Взаимодействие с оксидами

Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными, кислотными и амфотерными оксидами с образованием солей.

Na 2 O + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2

3SO 3 + Al 2 O 3 → 2Al 2 (SO 4) 3

ZnO + Al 2 O 3 → ZnAl 2 O 4 (сплавление)

Взаимодействие с кислотами и основаниями

Амфотерные оксиды взаимодействуют с основаниями и кислотами

6HCl + Al 2 O 3 → 2AlCl 3 + 3H 2 O

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O (при нагревании)

Взаимодействие с солями

Малолетучие амфотерные оксиды вытесняют более летучие кислые оксиды из их солей

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2

Окислительно – восстановительные реакции

Амфотерные оксиды элементов с переменной степенью окисления могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях.

MnO 2 + 4HCl→ MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

Химические свойства кислотных оксидов

1. Взаимодействие с водой

Большинство кислотных оксидов растворяется в воде с образованием соответствующей кислоты (оксиды металлов с высшими степенями окисления и SiO 2 не растворяются в воде).

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4

Взаимодействие с оксидами

Кислотные оксиды взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами с образованием солей.