3. Реакція розкладу нерозчинної основи.
Cu(OH)2 = CuO + H2O
4. Реакція розкладу деяких солей.
CaCO3 = CaO + CO2
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
Забарвлення деяких основних оксидів(металів):
1. CuO – чорний колір
2. Сu2O - червоний колір
3. Сr2O3 - зелений колір
4. Fe2O3 - бурий колір
Всі інші оксиди металів є білі тверді речовини.
Тема 12. Основи.
Основи – це складні речовина, які складаються з атомів металу і гідроксид-групи.
Наприклад.
NaOH - натрій гідроксид
Fe(OH)2 - ферум(ІІ) гідроксид
Основи поділяють за:
І. за розчинністю у воді:
1. розчинні або луги;
2. нерозчинні.
Луги є електролітами. Луги – це електроліти, які дисоціюють на йони-Гідроксиду(ОН-).
ІІ. За кількістю груп ОН:
1. однокислотні (NaOH, KOH);
2. багатокислотні (Fe(OH)2, Al(OH)3)
Хімічні властивості
І. Луги
1. Реакція зміни забарвлення індикаторів (реакція дисоціації)
Тільки розчинах лугів індикатори змінюють забарвлення:
Лакмус із фіолетового на синій
Метилоранж із оранжевого на жовтий
Універсальний індикатор із жовтого на синій
Фенолфталеїн із безбарвного на малиновий
NaOH ↔ Na+ + OH-
2. Реакція з кислотними або амфотерними або подвійними оксидами.
Тільки луги взаємодіють з кислотними або амфотерними або подвійними оксидами утворюючи сіль і воду.
2 NaОН + CO2 = Na2CO3 + Н2О
3. Реакція з кислотами.
Всі луги взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду. Реакція обміну,
а називається реакція нейтралізації – це реакція між основою і кислотою.
NaOН + HCl = NaCl + H2O
4. Реакція з солями.
Тільки луги взаємодіють з солями, якщо утворюється хоча б одна нерозчинна речовина. Реакція обміну.
Fe Cl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
KNO3 + NaOH ≠
CuSO4 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2↓+ BaSO4↓
ІІ. Нерозчинні основи
1. Реакція з кислотами.
Всі нерозчинні основи взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду. Реакція обміну, а називається реакція нейтралізації.
Fe(ОН)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
2. Реакція розкладу при нагріванні.
Тільки нерозчинні основи при нагріванні розкладаються на оксид
металу і воду.
Cu(OH)2 = CuO + H2O
Добування основ
І. лугів.
1. Реакція лужних або лужно-земельних металів з водою.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
2. Реакція оксидів лужних і лужно-земельних металів з водою.
BaO + H2O = Ba(OH)2
ІІ. Нерозчинних основ.
1. Реакція лугів з солями.
Fe Cl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + 2NaCl
Забарвлення деяких нерозчинних оcнов:
1. Cu(OH)2 – голубий колір
2. СuOН - жовтий колір
3. Fe(OH)2 - брудно-зелений колір
4. Fe(OH)3 – «бурий» осад
Всі інші основи(луги і нерозчинні) є білі тверді речовини.
Тема 13. Кислоти.
Кислот и – це складні речовина, які складаються з атомі Гідрогену і кислотного залишку.
Наприклад.
HCl - хлоридна кислота
H2 SO4 - сульфатна кислота
Кислоти поділяють за:
І. вмістом Оксисену в кислотному залишку:
1. безоксигенові (HCl, H2S)
2. оксигеновмісні (HNO3, H2SO4, H3PO4)
Кислоти є електролітами. Кислоти – це електроліти, які дисоціюють на йони-Гідрогену(Н+).
І. За кількістю атомів Гідрогену (Н):
3. одноосновні (HСl, HNO3);→
4. багатоосновні (H2SO3, H3PO4)
Хімічні властивості кислот
1. Реакця зміни забарвлення індикаторів (реакція дисоціації).
У розчинах кислот:
Лакмус із фіолетового на червоний
Метилоранж із оранжевого на червоний
Універсальний індикатор із жовтого на червоний
Фенолфталеїн не змінює
HCl ↔ H+ + Cl-;
2. Реакція з основними або амфотерними оксидами.
Кислоти взаємодіють з основними або амфотерними або змішаними оксидами утворюючи сіль і воду.
2 НCl + CаO = СaCl2 + Н2О
3. Реакція з основами.
Всі кислотии взаємодіють з основами, утворюючи сіль і воду. Реакція обміну, а називається реакція нейтралізації.
NaOН + HCl = NaCl + H2O
4. Реакція з солями.
Сильні кислоти (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, H3PO4) взаємодіють з солями, утвореними слабкими кислотами (H2CO3, H2SO3,H2SiO3, H2S, HF). Реакція обміну.
2H Cl + Na2CO3 = H2CO3 + 3NaCl
H2CO3 + NaCl ≠
5. Реакція з металами.
Кислоти взаємодіють з металами, які стоять у ряду металів до Н, утворюючи сіль і водень. Реакція заміщення.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Cu + HCl ≠
Добування кислот
І. Безокигенові.
1. Реакція неметалів з воднем.
S + H2 = H2S↑; Cl2 + H2 = 2HCl↑;
2. Реакція сильних кислот з солями, утвореними слабкими кислотами
2H Cl + Na2S = H2S + 2NaCl
ІІ. Оксигеновмісних.
1. Реакція кислотних або подвійних оксидів з водою.
СO2 + H2O = H2CO3
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
2. Реакція сильних кислот з солями, утвореними слабкими кислотами
2Na NO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO3
Амфотерні гідроксиди
Амфотерні гідроксиди –це гідроксиди деяких металів, які одночасно проявляють властивості як кислот так і основ.
Наприклад:: Zn(OH)2 - H2ZnO2
Be(OH)2 - H2ВеO2
Fe(OH)3 - H3FeO3
Al(OH)3 - H3AlO3
Cr(OH)3 - H3CrO3
Хімічні властивості амфотерних гідроксидів
1. Реакція з кислотами.
Всі амфотерні гідроксиди взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду, подібно як основи. Реакція обміну.
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Al(OH)3 + H3PO4 = AlPO4 + 3H2O
2. Реакція з лугами.
Всі амфотерні гідроксиди взаємодіють з лугами, утворюючи сіль і воду подібно як кислоти.
Zn(OH)2 + Ba(OH)2 = BaZnO2 + 2H2O
Н2ZnO2 або
Zn(OH)2 + Ba(OH)2 = Ва [Zn(OН)4]
Al(OH)3 + 3KOH = K3AlO3 + 3H2O
Н3AlO3 або
Al(OH)3 + 3KOH = K3 [Al(OН)6]
3. Реакція розкладу при нагріванні.
Амфотерні гідроксиди при нагріванні розкладаються на оксид
металу і воду, подібно як нерозчинні основи.
Zn(OH)2 = ZnO + H2O
Добування амфотерних гідроксидів
1. Реакція лугів з солями.
Fe Cl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Тема 14. Солі.
Солі – це складні речовини, які складаються з атомів металу і кислотного залишку.
Наприклад:
AlCl3 - алюміній хлорид
Fe2(SO4)3 - ферум (ІІІ) сульфат
Солі поділяються на:
1. Середні(нормальні) солі (містять Ме + кислотний залишок);;
2. кислі солі (містять Ме + Н + кислотний залишок);
3. основні солі(містять Ме + ОН + кислотний залишок);
Cолі є електролітами. Солі – це електроліти, які дисоціюють на катіони металів і аніони кислотного залишку.
Хімічні властивості середніх солей
1. Реакція з кислотами.
Солі, утворені слабкими кислотами, взаємодіють з сильними кислотами, якщо утворюється нова сіль і нова кислота. Реакція обміну.
2H Cl + Na2CO3 = H2CO3 + 3NaCl
H2CO3 + NaCl ≠
2. Реакція з лугами.
Солі взаємодіють з лугами, якщо утворюється хоча б одна нерозчинна речовина. Реакція обміну.
Fe Cl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
KNO3 + NaOH ≠
3. Реакція з металами.
Солі, утворені слабкими металами, взаємодіють із сильними металами. (Сильні метали ті, які знаходяться лівіше у ряду металів).
Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu
Cu + ZnCl2 ≠
4. Реакція з солями.
Солі взаємодіють між собою, якщо утворюється хоча б одна нерозчинна сіль.
ZnСl2 + Na2CO3 = ZnCO3 ↓ + 2NaCl
Cu(NO3)2 + NaCl ≠
Кислі солі.
Одержують кислі солі реакцією нейтралізації дво або триосновних кислот з
лугами. Na ОН + H2SO4 = NaHSO4 + H2O
натрій гідрогенсульфат
2Na OH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Na OH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O
натрій дигідрогенортофосфат
2 Na OH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O
натрій гідрогенортофосфат
3 Na OH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
Назви кислих солей
Магній гідрогенкарбонат - Mg(HCO3)2
ферум (ІІІ) дигідрогенортофосфат – Fe(H2PO4)3
натрій гідрогенсульфід - NaHS
Основні солі
Одержують основні солі реакцією нейтралізації дво або трикислотних основ з кислотами.
Al( OH)3 + HCl = Al(OH)2Cl + H2O
алюміній дигідроксохлорид
Al( OH)3 + 2HCl = Al(OH)Cl2 + 2H2O
алюміній гідроксохлорид
Al( OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Назви основних солей
Магній гідроксоортофосфат - [Mg(OH)]3PO4
ферум (ІІ) гідроксосульфат –[Fe[(OH)]2SO4
кальцій гідроксонітрат - Сa(OH)NO3
Забарвлення деяких солей:
1. AgCl – білий сирнистий осад;
2. AgBr - жовтуватий сирнистий осад;
3. AgI - жовтий сирнистий осад;
4. Ag3PO4 - жовтий кристалічний осад;
5. BaSO4 - білий кристалічний осад;
6. PbS - чорний осад.
Всі інші солі(розчинні і нерозчинні) є білі тверді речовини.
Металічні елементи
Тема 15. Загальна характеристика металів.
Серед 110 елементів 88 елементів – це метали.
Особливості будови типових атомів металів:
1. Один або два електрони на зовнішньому шарі;
2. Мають великий радіус, тобто велику кількість електронних шарів;
3. Атоми металів мають властивість тільки віддавати електрони з
зовнішнього шару, тобто у хімічних реакціях виступають тільки
відновниками і у сполуках мають тільки позитивну ступінь
окиснення. (С.О. Ме - 0, +n)
У періодичній системі металічні елементи знаходяться у лівій нижній її частині( якщо провести діагональ від Бору до Астату – для р-металічних елементів).
Типові метали знаходяться: у І-А і ІІ-А группах, а також у всіх побічних підгрупах
Для металів характерний металічний зв’язок і металічна кристалічна гратка. Молекули металів складаються з одного атома: Na, Fe, Ag, Al.
Є такі найважливіші родини металів:
1. І-А група – «лужні метали» (Li - Fr);
2. ІІ-А група - «лужно-земельні метали» (Ca – Ra).
Загальні фізичні властивості металів:
1. Металічний блиск (Ag, Au);
2. За агрегатним станом метали всі тверді речовини, крім ртуті (Hg);
3. електропровідні і теплопровідні (Ag, Au, Cu, Al);
4. мають різні густини: легкі метали (ρ<5 г/мл), важкі метали(ρ>5 г/мл)
ρ(Li)=0,5 г/мл; ρ(Os) = 22 г/мл.
5. мають різні температури плавлення(t(плавлення)Hg = -390; t(плавлення)W =
+35000C
6. Чорні (залізо і його сплави) і кольорові метали (всі інші).
7. Благородні метали (срібло, золото, платина, паладій).
Загальні хімічні властивості металів:
1. Реакція з неметаллами: (утворюють солі, тільки кисень – оксиди)
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2Ca + O2 - 2CaO
2. Реакція з водою:
А) при звичайних умовах взаємодіє тільки з лужними та лужно-земельними металами, утворюючи луг і водень:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Б) при нагріванні взаємодіють всі інші метали, крім благородних металів(Pt, Au), утворюючи оксид металу і водень
Zn + H2O = ZnO + H2
Au + H2O ≠
3. Реакція з кислотами.
Метали, що стоять у ряді металів до Н, взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і водень.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Cu + HCl ≠
4. Реакція з солями.
Солі, утворені слабкими металами, взаємодіють із сильними металами. (Сильні метали ті, які знаходяться лівіше у ряду металів).
Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu
Cu + ZnCl2 ≠
Методи добування металів.
Відомі такі методи добування металів із руд:
1. Пірометалургій ний - це метод при якому використовується високі температури (1500-18000С) і такі відновники: С (кокс), СО (чадний газ), Н2, Al (алюмотермія).
Цим методом одержують чавун і сталь.
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2. Гідрометалургійний - це метод при якому руду розчиняють у
кислотах і одержаний розчин солі піддають електролізу або
витіснення більш активним металом.
Цим методом одержують кольорові метали: мідь(Сu), цинк(Zn),
нікель(Ni), марганець(Mn).
CuO + Н2SO4 = CuSO4 + H2O
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
2. Електрометалургійний – це метод при якому руду піддають реакції
електролізу розплаву.
Цим методом одержують активні метали: алюміній, лужні та лужно-
земельні метали.
Добування натрію методом електролізу розплаву кухонної солі.
NaCl ↔ Na+ + Cl-
(-) K: Na+ + 1e → Na0
(+) A: Cl- - 1e → Cl0; 2Cl0 → Cl2
Загальне рівняння:
2NaCl → 2Na + Cl2↑
Сплави металів
Залізо утворює два сплави:
1. Чавун (сплав Fe – 96-98% + C – 3-4% + Si, P, S – 1%)
2. Сталь (сплав Fe – 99% + C – 1%)
Чавун – твердий сплав, Але при ударах тріскає.
Сталь – пластична.
Виробництво чавуну
Сировиною для виготовлення для чавуну є:
1. залізна руда (Fe2O3) – червоний залізняк, гематит;
Кокс (С);
3. флюси (СаСО3).
Одержують чавун у доменних печах.
У доменну піч зверху закидають шарами: шар коксу і шар руди з флюсами(Fe2O3 + CaCO3) і т.д. Знизу в домну вдувають повітря збагачене киснем. Згоряє кокс: С + О2 = СО2 + QкДж і при цьому температура підвищується до 18000С. Нагрітий СО2 стикається із шарами коксу і утворюється чадний газ: СО2 + С = 2СО. ∙ – чадний газ відновлює залізо із руди(поступово): Fe+32O3 → Fe+32O3 ∙ Fe+2O → Fe+2O → Fe0
Fe+32O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
У руді є багато природних домішок(пісок), щоб їх вивести із чавуну використовують флюси: СаСО3 = СаО + СО2↑
СаО + SiO2 = CaSiO3, при цьому утворюються легкоплавкі силікати, які збираються над чавуном у вигляді шлаку.
Виробництво сталі
Сировиною для виробництва сталі є:
1. Рідкий чавун;
Металобрухт;
3. флюси (СаСО3);
4. розкислювачі (Mn).
Одержують сталь у кисневих конверторах.
У конвертор заливають рідкий чавун і засипають металобрухт і через трубу пропускають кисень, при цьому відбувається окиснення всіх складників чавуну(найбільше заліза):
2Fe + O2 = 2FeO + QкДж
С + О2 = СО2↑ + QкДж
Si + O2 = SiO2 + QкДж
4P + 5O2 = 2P2O5 + QкДж
S + O2 = SO2↑ + QкДж
При цьому температура підвищується за рахунок тепла екзотермічних реакцій
до 18000С. SiO2 P2O5 забирають флюсами і утворюються шлаки(силікати і фосфати).
СаСО3 = СаО + СО2↑
СаО + SiO2 = CaSiO3
3СаО + Р2О5 = Са3(РО4)2
Щоб вивести FeO із сталі використовують розкислювач (Мn).
FeO + Mn = MnO + Fe
Реакції, що відбуваються під час виробництва чавуну:
С + О2 = СО2 + QкДж - окиснення
СО2 + С = 2СО - окиснення
Fe+32O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 - відновлення.
Реакції, що відбуваються під час виробництва сталі:
С + О2 = СО2 + QкДж - окиснення
2Fe + O2 = 2 FeO + QкДж - окиснення
і т. д.
FeO + Mn = MnO + Fe - відновлення
Корозія металів
Корозія металів – це руйнування металів під дією навколишнього середовища.
Корозія металів поділяється на:
хімічна корозія – це руйнування металів під дією речовин навколишнього середовища: О2, Н2О, СО2, SO2 …
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
Сірий колір бурий колір(іржа)
2Cu + O2 = 2CuO
Червоний колір чорний колір
CuO + CO2 = CuCO3
Чорний колір голубий колір
електрохімічна корозія – це корозія, що відбувається на стику двох металів різної активності в присутності води і руйнується більш активний метал.
Наприклад: Н2О Н2О
Zn || Fe Ni || Fe
Zn0 – 2e = Zn2+ || || Fe0 – 2e = Fe2+
Руйнується цинк - Руйнується залізо більш
більш активний метал активний метал
Методи запобігання корозії:
1. захист фарбою, лаком, смолою, жиром;
2. гальваностегія – покриття основного металу більш активним методом електролізу.
- оцинкування;
- нікелювання;
- хромування;
- лудіння або лудження(покриття оловом –Sn)
Електроліз розплавів та розчинів солей
Електроліз – це окисно-відновні реакції, які відбуваються на електродах в розплавах або розчинах електролітів (солей), якщо через них пропустити постійний електричний струм.
Електроди поділяються на:
Катод;
Анод.
Катод – негативно заряджений електрод ( тому, що має надлишок електронів і він може віддавати електрони позитивно зарядженим йонам -катіонам).
Анод – позитивно заряджений електрод ( тому, що має недостачу електронів і він може приймати електрони від негативно заряджених йонів – аніонів)
При пропусканні постійного електричного струму до катоду будуть рухатися – катіони, а до аноду – аніони ( звідси і походять назви йонів – катіонів та аніонів).
1. Електроліз розплаву CuCl2
При електролізі розплаву солі утворюються тільки катіони і аніони солі.
CuCl2 ↔Cu2+ + 2Cl-
(-) K: Cu2+ + 2e → Cu0
(+) A: Cl- - 1e → Cl0; 2Cl0 → Cl2
Загальне рівняння електролізу:
CuCl2 → Cu0 + Cl2↑
2. Електроліз розчину CuCl2
При електролізі розчину солі будуть утворюватися не тільки катіони та аніони солі, а і йони Н+ і ОН -, які утворюються в результаті дисоціації води (вода хоч слабкий електроліт, але одна з мільярду молекул розпадається на йони).
До катода підходять катіони електроліту і Н+, а до аноду – аніони електроліту і ОН-
Із двох йонів біля аноду і катоду буде розряджатися один йон – більш активніший.
Ряд активності катіонів:
K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Fe2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+, H+, Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, Au3+
→ → → → → Хімічна активність збільшується → → → →
Ряд активності аніонів:
І-, Br-, S2-, Cl-, OH-, SO42-, NO3-, F- та інші аніони оксигеновмісних кислот
→ → → → Хімічна активність зменшується → → → →
