Г. Логинова - Сборник основных формул школьного курса химии

1) с водородом: S + Н2 = H2S (200 °C)

2) с металлами: 3S + 2Аl = Al2S3 (200 °C)

3) с некоторыми неметаллами:

2S + С = CS2 (700 °C)

Сера – восстановитель:

1) с кислородом: S + O2= SO2

2) с галогенами: S + 3F2= SF6

S + Cl2= SCl2 (до 20 °C)

*Получение и химические свойства оксида серы(IV) и его гидрата

Получение в промышленности:

1) S + O2 = SO2 (сгорание на воздухе)

2) обжиг сульфидных руд:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

2PbS + 3O2 = 2РЬО + 2SO2

Получение в лаборатории обменной реакцией:

Na2SO3(т) + 2H2S04(конц.) = 2NaHSO4 + SO2↑ + Н2O

Отношение к воде:

SO2 + Н2O = SO2 • Н2O

(гидрат диоксида серы – сернистая кислота)

SO2 • Н2О + Н2О ↔ HSO3¯ + Н3О+

слабая кислота

Получение серной кислоты

окисление 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 (400 °C; кат. Pt, V2O5, Fe2O3)

SO3 + H2O = H2SO4 + Q

Химические свойства серной кислоты

В разбавленном водном растворе сильная двухосновная кислота:

H2SO4 + 2Н2O = SO42- + 2Н3O+

Обменные реакции:

1) с оксидами металлов → соль + вода:

H2SO4 + CuO = CuSO4 + Н2O

2) с основаниями → средняя или кислая соль + вода:

H2SO4(разб.) + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

H2SO4(конц.) + NaOH = NaHSO4 + H2O

3) с солями → соль + кислота, осадок или газ:

H2SO4 + ВаСl2 = BaSO4↓ + 2HCl

H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2↑+ H2O

4) с водой → гидраты:

H2SO4(конц.) + nH2O = H2SO4 • nH2O + Q

Окислительно-восстановительные реакции:

1) разб. с металлами → соль + Н2↑:

H2SO4(разб.) + Zn = ZnS04 + H2T

2) конц. с металлами → соль + SO2↑ или H2S↑:

2H2SO4(конц.) + Сu = CuSO4 + SO2↑ + 2Н2O

5H2SO4(конц.) + 4Zn = 4ZnSO4 + H2S↑+ 4H2O (примесь S)

3) конц. с органическими веществами → обугливание

Важнейшие элементы-неметаллы VIIA-группы (галогены)

*Электронные формулы атомов: фтор F [He] 2s22p5 ; хлор CI [Ne] 3s23p53d0 ; бром Br [Ar,3d10] 4s24p5 ; иод I [Kr,4d10] 5s25p5

Простые вещества

F2 – светло-зеленый газ.

Сl2 – желто-зеленый газ.

Вr2 – красно-бурая жидкость.

I2 – черные кристаллы.

Хорошо растворимы в органических растворителях.

Окислительная способность убывает в ряду: F2 → С12 → Вr2 → I2.

Восстановительная активность растет в ряду: Сl¯ → Вr¯ → I¯ .

*Примеры соединений галогенов в различных степенях окисления

HF-I, KF-I, HCl-I, Са(Сl-I)2, HBr-I, NaBr-I, HI-I, КI-I

НСlIO, Са(СlIO)2, НВrIO, IIF

HClVO3, KClVO3 HBrvO3, NaBrvO3, HIvO3

HClVIIO4, KClVIIO4, HBrVIIO4, H5IVIIO6

Химические свойства галогенов

Взаимодействие с водой:

1) 2F2 + Н2O = 2HF + OF2

2) Сl2 + Н2O ↔ НСlO + НСl хлорная вода

3) Вr2 + Н2O ↔ HBrO + HBr бромная вода

4) I2 + Н2O ≠

Галогены – сильные окислители:

1) с металлами → ионные галогениды:

F2 + 2Na = 2NaF; Br2 + Mg = MgBr2

2) с неметаллами → ковалентные соединения:

3F2 + S = SF6; 3Cl2 + 2P (красный) = 2PCl3

3) с галогенидами – более активные «вытесняют» менее активные (ниже в VIIA-группе) из их солей:

2NaCl + F2 = Cl2 + 2NaF

2KI + Br2 = I2 + 2KBr

*Получение хлора

В промышленности:

1) электролиз расплава:

2NaCl → 2Na + Cl2

2) электролиз раствора:

2NaCl + Н2O → Н2↑ + Сl2↑ + 2NaOH

В лаборатории:

1) окисление хлороводорода

4НСl(конц.) + МnO2 = Сl2↑ + МnСl2 + 2Н2O

2) окисление хлоридов при нагревании

10NaCl(т) + 2КМnO4(т) + 8H2SO4(конц.) = Сl2↑ + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O

Химические свойства хлора

Хлор реагирует:

1) с водородом: Сl2 + Н2 = 2НСl (получение НСl в промышленности)

2) с металлами: Сl2 + 2Na = 2NaCl

3) со щелочью в водном растворе:

Сl2 + 2NаОН(хол.) = NaClO(гипохлорит) + NaCl + Н2O

ЗСl2 + 6NaOH(гор.) = NaClOg(хлорат) + 5NaCl + Н2O

4) с бромидами или иодидами:

Сl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl

Сl2 + 2KI = I2 + 2KCl

*Химические свойства иода

Иод реагирует:

1) с водородом: I2 + Н2 ↔ 2HI

2) с металлами: I2 + 2К = 2KI

3) со щелочью в водном растворе:

3I2 + 6КОH(гор.) = КIO3(иодат) + 5KI + Н2O

4) с иодидом калия в водном растворе:

I2 + KI(p) = K[I(I2)] йодная вода

дииодоиодат(I) калия

Получение хлороводорода в лаборатории

2NaCl(т) + H2SO4(конц.) = 2НСl↑ + Na2SO4

Химические свойства хлороводорода

Хлороводород реагирует:

1) с водой:

НС1 + Н2O = Сl¯ + Н3O+ сильная кислота в водном растворе

2) с металлами:

НСl + Zn = ZnCl2 + Н2↑

3) с оксидами металлов:

2НСl + СаО = СаСl2 + Н2O

4) с основаниями:

2НСl + Mg(OH)2 = MgCl2 + 2Н2O

5) с солями, если продукт выпадает в осадок или выделяется газ:

2НСl + FeS = FeCl2 + 2H2S↑

2НСl + Pb(NO3)2= PbCl2↓ + 2HNO3

6) с нитратом серебра → хлорид серебра:

НСl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

7) с окислителями → хлор:

4НСl (конц.) + Са(ClO)2 = 2Сl2↑ + СаСl2 + 2Н2O

Железо

Железо Fe – d-элемент VIIIБ-группы, важнейший для человека металл.

*Электронная формула: [Ar] 3d64s2 .

Минералы железа

Гематит Fe2O3, лимонит Fe2O3 • nH2O, пирит FeS2, магнетит (FeII,Fe2III)O4.

Сплавы железа

Чугун (2,0–4,5 % С); сталь (< 2 % С); легированные стали (< 2 % С + др. металлы).

Химические свойства железа

Железо окисляется:

слабыми окислителями до Fe(+II):

1) Fe + S = FeS;

2) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

3) Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2

сильными окислителями до Fe(+III):

1) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2) 2Fe + 3Br2 = 2FeBr3

3) Fe + 4HNO3(разб.) = Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O

*Железо подвергается коррозии:

4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3 коричневая «ржавчина»

*Оксиды и гидроксиды железа

Основные: FeO, Fe(OH)2

Амфотерные: Fe2IIIO3, FeIIIO(OH), FeIII(OH)3

Двойной оксид – «железная окалина»: (FeIIFe2III)O4

Окисление кислородом воздуха гидро-ксида железа(II):

4Fe(OH)2 + O2 + 2Н2O = 4Fe(OH)3

Органическая химия

Общая характеристика органических соединений

Теория строения органических веществ А.М. Бутлерова:

• все атомы, образующие молекулы органических веществ, связаны друг с другом в определенной последовательности;

• свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав органического вещества, но и от последовательности соединения атомов в молекулах;

• по свойствам органического соединения можно определить строение молекулы, а по строению – предвидеть свойства;

• атомы и группы атомов в молекулах органических веществ влияют друг на друга.

«Полуторные связи» содержатся в ароматических соединениях. Характер атома углерода

Функциональные группы – группы атомов, обусловливающие характерные химические свойства органических веществ.

Углеводороды: R-Н, где R – обозначение углеводородного заместителя (радикала).

*Галогенпроизводные углеводородов:

R-Hal, где Hal – F (фтор), Сl (хлор), Br (бром), I (иод).

Спирты: R-ОН, где —ОН гидроксильная группа.

*Простые эфиры: R-О-R, где —О– кислород (эфирный).

Альдегиды и *кетоны:

Карбоновые кислоты:

*Нитросоединения:

Амины:

Изомерия

Среди структурных изомеров можно выделить соединения, различающиеся

• по строению углеродного скелета: С4Н10

• по положению кратной связи: С4Н8

• по положению заместителей в углеродной цепи: С3Н8O

• по взаимному расположению функциональных групп: C3H7NO2

• по принадлежности к разным классам органических соединений: С2Н60

СН3-СН2-ОН этанол

СН3-О-СН3 диметиловый эфир

*Геометрические изомеры:

Углеводороды

Алканы (парафины) СnН2n+2 – ациклические, насыщенные; содержат простые (одинарные) связи; * sр3 -гибридизация атомных орбиталей углерода.

Например, этан С Н3-СН3.

Алкены (олефины) СnН2n – ациклические, ненасыщенные; содержат двойную связь С=С; * sр2 -гибридизация атомных орбиталей углерода.

Например, этен (этилен) СН2=СН2.

Алкадиены СnН2n_2 – ациклические, ненасыщенные; содержат две двойные связи С=С; * sр2 -гибридизация атомных орбита-лей углерода.

Например, бутадиен С Н2= С Н-СН=СН2.

Алкины (ацетилены) СnН2n_2 – ациклические, ненасыщенные; содержат тройную связь С≡С; * sр -гибридизация атомных орбиталей углерода.

Например, этин (ацетилен) С Н≡СН.

Циклоалканы (нафтены) СnН2n – циклические, насыщенные; содержат одинарные связи; * sр3 -гибридизация атомных орбиталей углерода.

Например, циклобутан

Арены (ароматические углеводороды) СnН2n_6 – циклические, ненасыщенные; содержат обобществленные π-электроны; *sp2- гибридизация атомных орбиталей углерода.

Например, бензол

Химические свойства предельных углеводородов

Реакции:

1) замещения: RH + Cl2  → RCl + НСl