Страница 11 — Химия, 9 класс, Химия Габриелян · ГДЗ
Химия · 9 КЛАСС

Страница 11 — Глава I. Обобщение знаний по курсу 8 класса…

Химия Габриелян 9 класс

Глава I. Обобщение знаний по курсу 8 класса. Химические реакции. § 1. Классификация неорганических соединений — с. 11

§ 1. Проверьте свои знания.
1. Какие соединения называют бинарными? Какие бинарные соединения называют оксидами? На какие группы подразделяют оксиды? Приведите примеры оксидов каждой группы.
Бинарными называют соединения, образованные атомами двух химических элементов (например, NaH, Mg₃P₂, Al₄C₃, PCl₅, SO₂, H₂O).
Оксидами называют бинарные соединения элемента с кислородом, в которых кислород имеет степень окисления −2 (Na₂O, CaO, Al₂O₃, SO₃, CO₂).
Оксиды делят на две большие группы:
1) солеобразующие — взаимодействуют с кислотами или щелочами с образованием соли и воды. Они подразделяются на основные (Na₂O, CaO, FeO, CuO), амфотерные (ZnO, Al₂O₃, BeO, Cr₂O₃) и кислотные (CO₂, SO₃, P₂O₅, N₂O₅);
2) несолеобразующие — не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами и не образуют солей (CO, NO, N₂O, SiO).
§ 1. Проверьте свои знания. 2. Какие гидроксиды называют основаниями? Приведите примеры оснований каждой группы.
Основаниями называют гидроксиды металлов IA-группы (щелочных металлов) и IIA-группы (кроме бериллия), а также некоторых других металлов в низких степенях окисления (+1, +2): состав — металл и гидроксильные группы OH, число которых равно степени окисления металла.
По растворимости в воде основания делят на группы:
1) растворимые (щёлочи): гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид бария Ba(OH)₂;
2) малорастворимые: гидроксид кальция Ca(OH)₂;
3) нерастворимые: гидроксид железа(II) Fe(OH)₂, гидроксид меди(II) Cu(OH)₂, гидроксид магния Mg(OH)₂.
Отдельную группу гидроксидов образуют амфотерные гидроксиды (Be(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Zn(OH)₂), которые к основаниям не относят.
§ 1. Проверьте свои знания. 3. На какие группы подразделяют кислоты? Приведите примеры кислот каждой группы.
По составу кислоты подразделяют на две группы:
1) кислородсодержащие (гидроксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления +5, +6, +7): H₂SO₄ — серная, HNO₃ — азотная, H₃PO₄ — фосфорная, H₂CO₃ — угольная, H₂CrO₄ — хромовая, HMnO₄ — марганцовая;
2) бескислородные (водные растворы летучих водородных соединений неметаллов VIIA- и VIA-групп): HF — фтороводородная, HCl — хлороводородная (соляная), HBr — бромоводородная, HI — иодоводородная, H₂S — сероводородная.
Кроме того, кислоты различают по числу атомов водорода (основности): одноосновные (HCl, HNO₃), двухосновные (H₂SO₄), трёхосновные (H₃PO₄); по силе — сильные и слабые; по растворимости в воде — растворимые и нерастворимые (H₂SiO₃).
§ 1. Проверьте свои знания. 4. Какие соединения называют солями? На какие группы подразделяют соли? Приведите примеры солей каждой группы.
Солями называют соединения, состоящие из ионов металла (или ионов аммония NH₄⁺) и ионов кислотного остатка (кислородсодержащей кислоты — NO₃⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻ или бескислородной — Cl⁻, S²⁻).
Группы солей по составу:
1) средние — замещены все атомы водорода в кислоте: Na₂CO₃ — карбонат натрия, MgSO₄ — сульфат магния, Ca₃(PO₄)₂ — фосфат кальция;
2) кислые — замещены не все атомы водорода многоосновной кислоты: NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия, KHSO₄ — гидросульфат калия, Ca(H₂PO₄)₂ — дигидрофосфат кальция;
3) основные — замещены не все гидроксильные группы основания: MgOHCl — гидроксохлорид магния, (CuOH)₂CO₃ — гидроксокарбонат меди(II);
4) комплексные — содержат сложный комплексный ион в квадратных скобках: Na[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат натрия, K₄[Fe(CN)₆], [Ag(NH₃)₂]Cl.
§ 1. Проверьте свои знания. 5. Как зависит характер оксидов и гидроксидов химического элемента от значения степени окисления? Приведите примеры.
Если элемент образует несколько оксидов и гидроксидов, то с ростом степени окисления элемента основные свойства ослабевают, а кислотные усиливаются: низшим степеням окисления (+1, +2) соответствуют основные оксиды и основания, средним (+3, +4) — амфотерные, высшим (+5, +6, +7) — кислотные оксиды и кислородсодержащие кислоты.
Пример — хром: CrO (+2) — основный оксид, ему соответствует основание Cr(OH)₂; Cr₂O₃ (+3) — амфотерный оксид, Cr(OH)₃ — амфотерный гидроксид; CrO₃ (+6) — кислотный оксид, ему соответствует хромовая кислота H₂CrO₄.
Пример — марганец: MnO, Mn(OH)₂ (+2) — основные; Mn₂O₇ (+7) — кислотный оксид, HMnO₄ — марганцовая кислота.
Пример — железо: FeO, Fe(OH)₂ (+2) — основные; Fe₂O₃, Fe(OH)₃ (+3) — амфотерные.
У неметаллов: SO₂ (+4) даёт слабую сернистую кислоту H₂SO₃, а SO₃ (+6) — сильную серную H₂SO₄.
§ 1. Проверьте свои знания. 6. Охарактеризуйте качественный и количественный состав следующих соединений: — оксид железа(III) — гидроксид алюминия — гидрокарбонат кальция — гидроксокарбонат меди(II) — карбонат натрия. Для характеристики качественного состава соединений рассчитайте массовые доли образующих их химических элементов.
1) Оксид железа(III) Fe₂O₃ — бинарное соединение, качественный состав: железо и кислород; количественный: 2 атома Fe и 3 атома O.
M(Fe₂O₃) = 2 · 56 + 3 · 16 = 160 г/моль.
w(Fe) = 112 : 160 · 100 % = 70 %; w(O) = 48 : 160 · 100 % = 30 %.
2) Гидроксид алюминия Al(OH)₃ — алюминий, кислород, водород; 1 атом Al, 3 атома O и 3 атома H.
M = 27 + 3 · 17 = 78 г/моль.
w(Al) = 27 : 78 · 100 % ≈ 34,6 %; w(O) = 48 : 78 · 100 % ≈ 61,5 %; w(H) = 3 : 78 · 100 % ≈ 3,8 %.
3) Гидрокарбонат кальция Ca(HCO₃)₂ — кальций, водород, углерод, кислород; 1 атом Ca, 2 атома H, 2 атома C, 6 атомов O.
M = 40 + 2 · (1 + 12 + 3 · 16) = 162 г/моль.
w(Ca) = 40 : 162 · 100 % ≈ 24,7 %; w(H) = 2 : 162 · 100 % ≈ 1,2 %; w(C) = 24 : 162 · 100 % ≈ 14,8 %; w(O) = 96 : 162 · 100 % ≈ 59,3 %.
4) Гидроксокарбонат меди(II) (CuOH)₂CO₃ — медь, кислород, водород, углерод; 2 атома Cu, 2 атома H, 1 атом C, 5 атомов O.
M = 2 · (64 + 17) + 12 + 3 · 16 = 222 г/моль.
w(Cu) = 128 : 222 · 100 % ≈ 57,7 %; w(O) = 80 : 222 · 100 % ≈ 36,0 %; w(C) = 12 : 222 · 100 % ≈ 5,4 %; w(H) = 2 : 222 · 100 % ≈ 0,9 %.
5) Карбонат натрия Na₂CO₃ — натрий, углерод, кислород; 2 атома Na, 1 атом C, 3 атома O.
M = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 = 106 г/моль.
w(Na) = 46 : 106 · 100 % ≈ 43,4 %; w(C) = 12 : 106 · 100 % ≈ 11,3 %; w(O) = 48 : 106 · 100 % ≈ 45,3 %.
§ 1. Примените свои знания. 7. Составьте в электронном виде обобщённую схему классификации веществ по составу, объединив схемы 2—3. Распечатайте полученную схему. Используйте схему для определения принадлежности веществ к тому или иному классу.
Схема строится от общего понятия к частным (рисунок). Неорганические соединения по составу делят на бинарные и многоэлементные.
Бинарные (два элемента): оксиды — основные, амфотерные, кислотные (все вместе солеобразующие) и несолеобразующие; бескислородные кислоты (HCl, H₂S).
Многоэлементные:
1) гидроксиды — основания, амфотерные гидроксиды, кислородсодержащие кислоты (схема 2);
2) соли — средние, кислые, основные, комплексные (схема 3).
Как пользоваться схемой: определяем число элементов в веществе, затем наличие кислорода, гидроксильных групп, водорода и ионов металла.
Примеры: CaO — два элемента, оксид металла со степенью окисления +2 → основный оксид; Al(OH)₃ — гидроксид металла со степенью окисления +3 → амфотерный гидроксид; H₂SO₄ — водород и кислотный остаток кислородсодержащей кислоты → кислота; KHSO₄ — ион металла, водород и кислотный остаток → кислая соль; [Ag(NH₃)₂]Cl — комплексный ион → комплексная соль.
Схему составляют в текстовом редакторе или в программе для презентаций (вставка «SmartArt» или фигуры со стрелками) и распечатывают на принтере.
Схема классификации неорганических соединений по составуОсновныеАмфотерныеКислотныеНесолеобразующиеОснованияАмфотерныегидроксидыКислородсодержащиекислотыСредниеКислыеОсновныеКомплексныеОксидыБескислородныекислотыГидроксидыСолиБинарныеМногоэлементныеНеорганическиесоединения
§ 1. Примените свои знания. 8. Распределите перечисленные ниже формулы веществ на четыре группы — оксиды, основания, кислоты, соли: Na₂SO₄, HI, V₂O₅, KMnO₄, Co(OH)₂, H₂CrO₄, NiO, CsOH, (NH₄)₂Cr₂O₇, Ca(OH)₂, Cl₂O, HCN. Дайте названия всех веществ.
Оксиды (бинарные соединения с кислородом): V₂O₅ — оксид ванадия(V), NiO — оксид никеля(II), Cl₂O — оксид хлора(I).
Основания (металл + группы OH): Co(OH)₂ — гидроксид кобальта(II), CsOH — гидроксид цезия, Ca(OH)₂ — гидроксид кальция.
Кислоты (водород + кислотный остаток): HI — иодоводородная кислота, H₂CrO₄ — хромовая кислота, HCN — циановодородная (синильная) кислота.
Соли (металл или NH₄⁺ + кислотный остаток): Na₂SO₄ — сульфат натрия, KMnO₄ — перманганат калия, (NH₄)₂Cr₂O₇ — дихромат аммония.
Таблица: распределение веществ по классамОксидыОснованияКислотыСолиV₂O₅оксидванадия(V)Co(OH)₂гидроксидкобальта(II)HIиодоводороднаякислотаNa₂SO₄сульфат натрияNiOоксидникеля(II)CsOHгидроксидцезияH₂CrO₄хромоваякислотаKMnO₄перманганаткалияCl₂Oоксид хлора(I)Ca(OH)₂гидроксидкальцияHCNциановодороднаякислота(NH₄)₂Cr₂O₇дихроматаммония
§ 1. Примените свои знания. 9. Вместо слов «гидроксид» и «соль» впишите в схемы формулы соответствующих веществ: а) оксид натрия → гидроксид → соль; б) оксид цинка → гидроксид → соль; в) оксид азота(V) → гидроксид → соль. Укажите характер каждого гидроксида. Назовите соли.
а) Na₂O → NaOH → NaCl
Na₂O + H₂O = 2NaOH; NaOH + HCl = NaCl + H₂O.
NaOH — гидроксид натрия, основание (щёлочь); NaCl — хлорид натрия. (С серной кислотой получилась бы соль Na₂SO₄ — сульфат натрия.)
б) ZnO → Zn(OH)₂ → ZnSO₄
ZnO с водой не реагирует, гидроксид получают косвенно: ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄; поэтому исходная соль — сульфат цинка. Для схемы: ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O; ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄, затем Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O.
Zn(OH)₂ — гидроксид цинка, амфотерный гидроксид; ZnSO₄ — сульфат цинка. (Со щёлочью: Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] — тетрагидроксоцинкат натрия.)
в) N₂O₅ → HNO₃ → NaNO₃
N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃; HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O.
HNO₃ — азотная кислота, кислородсодержащая кислота (гидроксид кислотного характера); NaNO₃ — нитрат натрия.
Оговорка: соль в каждой схеме можно выбрать по-разному (с другой кислотой или щёлочью); приведён один из вариантов.
§ 1. Примените свои знания. 10. Воспользовавшись схемой, составленной при выполнении задания 7, приведите примеры известных вам соединений каждого класса в различных агрегатных состояниях. Совместно с учителем обсудите, в каждом ли классе веществ есть представители, находящиеся при обычных условиях в газообразном, жидком и твёрдом состояниях.
Примеры при обычных условиях:
Оксиды: газообразные — CO₂, SO₂, NO, N₂O; жидкие — H₂O, Cl₂O₇ (жидкость), Mn₂O₇; твёрдые — CaO, Fe₂O₃, SiO₂, P₂O₅.
Бескислородные кислоты (бинарные): газообразные — HCl, H₂S (как индивидуальные вещества); водные растворы — жидкие, соответственно соляная и сероводородная кислота; твёрдые — нет.
Основания: твёрдые — NaOH, Ca(OH)₂, Cu(OH)₂, Fe(OH)₂; газообразных и жидких индивидуальных оснований нет (раствор аммиака NH₃ · H₂O существует только в растворе).
Амфотерные гидроксиды: твёрдые — Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Fe(OH)₃.
Кислородсодержащие кислоты: жидкие — H₂SO₄, HNO₃; твёрдые — H₃PO₄, H₃BO₃, H₂SiO₃; газообразных практически нет (H₂CO₃ существует лишь в растворе).
Соли: твёрдые кристаллические вещества — NaCl, CaCO₃, CuSO₄, NaHCO₃, K₄[Fe(CN)₆]; жидких и газообразных солей при обычных условиях нет.
Вывод для обсуждения: газообразные, жидкие и твёрдые представители есть только в классе оксидов (и частично среди бинарных кислот и кислородсодержащих кислот); основания, амфотерные гидроксиды и соли при обычных условиях — твёрдые вещества.
Оговорка: HCl и H₂S в виде индивидуальных веществ — газы, но «кислотами» их называют в растворах.