Сначала изучите: Электролитическая диссоциация
Неорганические вещества делятся на четыре основных класса: оксиды, основания, кислоты и соли. Эта классификация не случайна: вещества одного класса имеют сходное строение и вступают в сходные реакции, а между классами существует «генетическая» связь — из металла получают оксид, из оксида основание, из основания соль. Если знать правила «с кем реагирует» каждый класс, большинство цепочек превращений можно решать логически, без заучивания. Эта тема — грамматика всей неорганической химии: её понятия используются во всех последующих темах (металлы, неметаллы, электролитическая диссоциация).
Оксиды — сложные вещества из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления −2. По химическим свойствам:
С водой реагируют только оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов (образуя щёлочи) и большинство кислотных оксидов (образуя кислоты); SiO₂, CuO, Fe₂O₃ с водой не реагируют. При названии оксидов элементов с переменной валентностью её указывают в скобках: FeO — оксид железа(II), Fe₂O₃ — оксид железа(III).
В пробирках KOH, P₂O₅, CuO, SiO₂; в каждую добавили воду и лакмус. В какой пробирке лакмус покраснеет?
Основания — вещества, состоящие из атома металла (или NH₄⁺) и одной или нескольких гидроксогрупп OH; при диссоциации в качестве анионов дают только OH⁻.
Свойства щелочей: меняют окраску индикаторов (фенолфталеин — малиновый); нейтрализуются кислотами; с кислотными оксидами дают соли; реагируют с солями, если образуется осадок или газ (CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄); с амфотерными металлами выделяют водород.
Кислоты — вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка; атомы водорода могут замещаться на металл. По составу — бескислородные (HCl, HBr, H₂S, HF) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄, H₂CO₃); по основности (числу замещаемых атомов водорода) — одно-, двух- и трёхосновные.
Свойства: меняют окраску индикаторов (лакмус — красный); с металлами до водорода выделяют H₂ (кроме азотной и конц. серной кислот); реагируют с основными и амфотерными оксидами, основаниями; с солями — если вытесняется более слабая или летучая кислота либо выпадает осадок.
Ряд силы: HClO₄ > H₂SO₄ ≈ HCl > HNO₃ > H₃PO₄ > HF > CH₃COOH > H₂CO₃ > H₂S > H₂SiO₃
Например, Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃↓ — более сильная кислота вытесняет более слабую из её соли. Карбонаты и сульфиты выделяют с кислотами газ, потому что H₂CO₃ и H₂SO₃ неустойчивы.
Соли — вещества из катиона металла (или NH₄⁺) и кислотного остатка; продукт нейтрализации кислоты основанием.
Типы солей превращаются друг в друга: кислая соль со щёлочью даёт среднюю: NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O; средняя с избытком кислоты — кислую: Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃; основная с кислотой — среднюю: CuOHCl + HCl → CuCl₂ + H₂O.
Эквивалент соли: E = M/(число атомов металла × валентность)
Названия солей зависят от кислотного остатка: HCl — хлориды, H₂SO₄ — сульфаты, H₂SO₃ — сульфиты, H₂S — сульфиды, HNO₃ — нитраты, H₃PO₄ — фосфаты, H₂CO₃ — карбонаты, H₂SiO₃ — силикаты. К названию кислых солей добавляют приставку «гидро-», основных — «гидроксо-»: NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия, CuOHCl — гидроксохлорид меди. Общие свойства солей: реакции обмена с кислотами, щелочами и другими солями (если образуется осадок, газ или слабый электролит), реакции замещения с металлами и разложение некоторых солей при нагревании (CaCO₃ → CaO + CO₂).
Через раствор, содержащий 0,3 моль NaOH, пропустили 0,2 моль CO₂. Какие соли и в каком количестве образуются?
Металл → основный оксид → основание → соль: Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃
Неметалл → кислотный оксид → кислота → соль: S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → BaSO₄
Две ветви генетических рядов встречаются в соли: основные и кислотные соединения реагируют друг с другом с образованием соли. Для нерастворимых оснований ряд иной: так как оксид не реагирует с водой, основание получают из соли действием щёлочи.
Осуществите цепочку Cu → CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂ → CuO.