М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов
Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O
Гидроксиды. Гидроксиды щелочных металлов – растворимые основания, щелочи. Их степень диссоциации увеличивается от LiOH к CsOH.
NaOH → Na+ + OH¯ (α ≈ 1)
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + Н2O
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
2NaOH + Zn + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
2NaOH + ZnO →t→ Na2ZnO2 + H2O
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Гидриды. Гидриды щелочных металлов – восстановители.
NaH + Н2O = NaOH + Н2
NaH + HCl = NaCl + H2
NaH + Cl2 →t→ NaCl + HCl
Пероксиды и надпероксиды. Являются окислителями.
Na2O2 + 2Н2O = 2NaOH + H2O2
Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Na2O2 + 2KI + 2H2SO4 = Na2SO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O
Na2O2 + CO →t→ Na2CO3
2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2
2KO2 + CO →t→ K2CO3 + O2
Соли. Хорошо растворяются в воде. Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет, соли натрия – в желтый цвет, соли калия – в светло-фиолетовый цвет. Соли щелочных металлов со слабыми кислотами гидролизуются, создавая щелочную среду.
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH
2Na+ + CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯ + 2Na+
CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯
3. IIА-группа
Элементы IIА-группы имеют электронную формулу ns2. Все они являются металлами, сильными восстановителями, несколько менее активными, чем щелочные металлы. Для них характерна степень окисления +2 и валентность II. Щелочноземельные металлы: Са, Sr, Ba, Ra. В природе элементы IIА-группы находятся в виде солей: сульфатов, карбонатов, фосфатов, силикатов. Элементы IIА-группы представляют собой легкие серебристые металлы, более твердые, чем щелочные металлы.
3.1. Получение и химические свойства простых веществ
Элементы IIА-группы – менее активные восстановители, чем щелочные металлы. Их восстановительные свойства увеличиваются от бериллия к радию. Кислород воздуха окисляет Са, Sr, Ba, Ra при обычной температуре. Mg и Be покрыты оксидными пленками и окисляются кислородом только при нагревании:
CaCl2 →электролиз расплава→ Са + Cl2
2Са + O2 →t→ 2СаО
2Mg + O2 →t→ 2MgO
Са + Cl2 = CaCl2
Са + Н2 →t→ СаН2
Са + 2С →t→ СаС2
Са + 2Н2O = Са(OH)2 + H2↑
Mg + 2Н2O(хол.) ≠
Mg + 2Н2O(гор.) →t→ Mg(OH)2 + H2↑
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
4Mg + 10HNO3(pазб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
3.2. Получение и химические свойства соединений
Оксиды
Оксид бериллия – амфотерный оксид. Оксид магния – нерастворимый основный оксид. Оксид кальция – растворимый основный оксид.
CaCO3 →t→ СаО + CO2
2Са + O2 →t→ 2СаО
ВеО + Н2O ≠
ВеО + 2HCl = ВeCl2 + Н2O
ВеО + 2NaOH →t→ Na2BeO2 + Н2O
MgO + Н2O ≠
MgO + 2HCl = MgCl2 + Н2O
MgO + NaOH ≠
СаО + Н2O = Са(OH)2
СаО + CO2 = CaCO3
СаО + 2HCl = CaCl2 + Н2O
Гидроксиды
Гидроксид бериллия – амфотерное основание. Гидроксид магния – нерастворимое основание. Гидроксиды щелочноземельных металлов – щелочи.
Ве(OH)2↓ + 2HCl = ВeCl2 + 2Н2O
Ве(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
Ве(OH)2 →t→ ВеО + Н2O
Mg(OH)2↓+ 2HCl = MgCl2 + 2Н2O
Mg(OH)2↓ + NaOH ≠
Mg(OH)2 →t→ MgO + H2O
Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O
Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3↓ + H2O
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O
Гидриды
Имеют восстановительные свойства.
СаН2 + 2Н2O = Са(OH)2 + 2Н2
СаН2 + 2HCl = CaCl2 + 2Н2
Пероксиды
ВaO2 + 2Н2O = Ва(OH)2 + Н2O2
ВaO2 + 2HCl = ВaCl2 + Н2O2
2ВaO2 + 2CO2 = 2ВaCO3 + O2
Соли
Содержание ионов Са2+ и Mg2+ обуславливает жесткость воды: временную, если есть гидрокарбонаты Са и Mg, и постоянную, если в воде есть хлориды или сульфаты Са и Mg.
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
Са(HCO3)2 + Са(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2Н2O
Са(HCO3)2 →t→ CaCO3↓ + Н2O + CO2↑
CaCO3↓ + H2O + CO2 = Са(HCO3)2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + Н2O + CO2↑
4. IIIА-группа
Элементы IIIА-группы имеют электронную формулу ns2np1. Они являются значительно менее активными восстановителями, чем щелочноземельные металлы. Для них характерна степень окисления +3 и валентность III. В группе сверху вниз возрастают металлические свойства элементов, увеличиваются восстановительные свойства их атомов. Увеличиваются основные свойства гидроксидов и уменьшаются их кислотные свойства.
Соединения Тl3+ являются сильными окислителями и восстанавливаются до соединений Тl+.
4.1. Химические свойства бора и его соединений
4В + 3O2 →t→ 2В2O3
В2O3 + ЗН2O = 2Н3ВO3
Н3ВO3 →t→ HBO2 →t→ Н2В4O7 →t→ В2O3
4Н3ВO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O
Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = Na2SO4 + 4Н3ВO3
B(OH)3 + 3C2H5OH →H2SO4(конц.)→ B(OC2H5)3 + 3H2O
4.2. Химические свойства алюминия и его соединений
2Al2O3 →электролиз расплава→ 4Al + 3O2
4Al + 3O2 = 2Al2O3 (металл покрыт оксидной пленкой)
2Al + 6Н2O = 2Al(OH)3 + ЗН2 (без оксидной пленки)
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + ЗН2
2Al + 2NaOH + 6Н2O = 2Na[Al(OH)4] + ЗН2
8Al + 3Fe3O4 →t→ 9Fe + 4Al2O3
Оксид алюминия – амфотерный оксид
Al2O3 + Н2O ≠
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + ЗН2O
Al2O3 + 2NaOH →t→ 2NaAlO2 + Н2O
Гидроксид алюминия – амфотерный гидроксид.
AlCl3 + 3NH4OH = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl
Al(OH)3↓ + NaOH = Na[Al(OH)4]
Al(OH)3↓ + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
2Al(OH)3 →t→ Al2O3 + 3H2O
Соли алюминия гидролизуются. Некоторые из них (Al2S3, Al2(CO3)3) полностью разлагаются водой.
Al2S3 + 6Н2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Al2(CO3)3 + ЗН2O = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑
5. IVA-группа
Элементы IVA-группы имеют электронную формулу ns2np2. Углерод и кремний являются неметаллами, германий, олово, свинец – металлами. Для элементов характерны степени окисления +4, +2, 0, -4 и валентность IV. В возбужденном состоянии атомы имеют конфигурацию ns1nps, в этом состоянии для них характерна sp3-гибридизация.
5.1. Свойства углерода и его соединений
Характерные степени окисления углерода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.
Свойства углерода
2С + O2(недостаток) →t→ 2CO
С + O2(избыток) →t→ CO2
С + CO2 →t→ 2CO
С + CuO →t→ Cu + CO
4С + Fe3O4 →t→ 3Fe + 4CO
ЗС + СаО →t→ СаС2 + CO
2С + Са →t→ СаС2
ЗС + 4Al →t→ Al4С3
С + 4НNO3(конц.) →t→ CO2 + 4NO2 + 2Н2O
Свойства оксида углерода (II) – угарного газа
2CO + O2 →t→ 2CO2
ЗCO + Fe2O3 →t→ 2Fe + ЗCO2
CO + CuO →t→ Cu + CO2
CO + H2O →t, катализатор→ CO2 + Н2
