Основной темой на ЕГЭ следует назвать именно знание химических свойств классов неорганических соединений. Про простые вещества я уже рассказал отдельно в предыдущей статье. Здесь же рассмотрим свойства оксидов, оснований, кислот и солей. Отмечу, что в данном цикле статей подготовки к ЕГЭ по химии именно эта тема была мною затронута в первую очередь, поскольку изучается в 8 классе в 1-2 четверти, где, как вы понимаете, знания о строении атома и закономерностях распределения электронной плотности слабоваты или вовсе отсутствуют, реакции многие еще писать не умеют, и данная тема изучается прекрасно. К теме химических свойств этих классов соединений мы будем возвращаться практически постоянно, а сейчас разберем основные закономерности.
Сложные вещества неорганической химии традиционно делят на четыре класса: оксиды, основания, кислоты и соли.
Наиболее простым по составу классом неорганических соединений являются оксиды. Оксиды - это химические соединения, состоящие из атома кислорода в степени окисления -2 и другим химическим элементом. Бинарные соединения, в которые входит кислород со степенью окисления -1 называются пероксидами.
Кислород может образовывать одно соединение с другим элементом, в таком случае его называют оксидом соответствующего элемента - оксид лития, оксид магния и так далее, то есть оксид элемента с единственной возможной максимальной валентностью. Если элемент может образовать несколько валентностей, то оксиды будут называться, указывая валентность данного элемента: оксид хрома (III), оксид серы (IV).
Оксиды бывают нескольких типов: солеобразующие (основные, амфотерные, кислотные) и несолеобразующими или индифферентные (CO, NO и др.)
Химические свойства оксидов
Основными называются оксиды, которым соответствуют гидроксиды основного характера и которые образуют соли при взаимодействии с кислотами и кислотными оксидами. Это оксиды металлов валентностью 1 и 2, за исключением BeO, ZnO, PbO и SnO, которые проявляют явно амфотерные свойства.
1. Основный оксид + кислотный оксид = соль
2. Основный оксид + кислота = соль + вода.
3. Основный оксид + кислая соль = средняя соль + вода.
4. Восстановление до металлов
Основный оксид + амфотерный оксид = соль
Основный оксид + вода = щелочь (вступают только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов).
Большинство основных оксидов не растворяется в воде и не взаимодействуют с ней. Соответствующие им основания получают косвенным путем.
Кислотными называются оксиды, которым соответствуют гидроксиды кислотного характера и которые образуют соли с основаниями или основными оксидами. Это оксиды неметаллов, а также оксиды металлов со степенями окисления (+5, +6, +7).
1. Кислотные оксиды взаимодействуют с водой, за исключением тех, которые образуют нерастворимые кислоты (оксид кремния (IV), к примеру).
2. Кислотный оксид + основный оксид (амфотерный) = соль
3. Кислотный оксид + щелочь = соль и вода
Если кислотный оксид, соответствующий многоосновной кислоте, вступает в реакцию с водным раствором щелочи в избытке, то возможно образование кислых солей.
4. Варианты восстановления кислотных оксидов до простых веществ.
5.Разложение некоторых кислотных оксидов при нагревании.
Амфотерными называются оксиды, образующие соли и с кислотами, и с основаниями. К ним относятся BeO, ZnO, PbO, SnO, а также оксид алюминия (III), оксид хрома (III), оксид железа (III), т.е. оксиды металлов со степенями окисления (+3, +4).
1. Амфотерный оксид + основный оксид (или кислотный) = соль
2. Амфотерный оксид + кислота = соль + вода
3. Амфотерный оксид + щелочь (сплавление) = соль + вода
4. Амфотерный оксид + щелочь (водный раствор) = комплексная соль
5. Восстановление до простых веществ.
6. Вытеснение летучих кислотных оксидов.
Все основные и амфотерные оксиды являются твердыми веществами с ионной кристаллической решеткой (s-элементы) или ионной со значительной ковалентностью (p- и d- элементы). Вследствие этого обладают высокими температурами плавления.
Химические свойства гидроксидов (оснований).
Сразу разберем главные аспекты в определении, что такое гидроксид, основание и щелочь. Гидроксид - это вещество, которое содержит -OH группы. И тут можно заметить, что такие вещества могут быть как кислоты, так и основания, не забываем и про амфотерные гидроксиды. На ЕГЭ любят представлять вещества в подобных видах, в частности как показано на изображении ниже.
Мы четко видим, что серная кислота содержит гидроксильные группы, и на картинке показана форма серной кислоты, представленная в виде гидроксида, такое часто можно встретить в 5 задании, и хотя это не сложно, на первом этапе подготовки это может смущать, но теперь вы знаете, что такое возможно, также показан пример представления в форме кислоты гидроксида алюминия.
Конечно, это не значит, что серная кислота вдруг перестала быть кислотой при изменении вида ее формулы, поскольку мы называем кислотами вещества, которые продуцируют протоны в виде катионов гидроксония и кислотный остаток.
Основания - это вещества, которые состоят из катиона металла и гидроксильных групп, и при диссоциации продуцируют гидроксид-анионы. Щелочь - это обязательно растворимое основание.
Все основания, как растворимые, так и нерастворимые, обладают характерным свойством - образовывать соли.
1. Основание + кислота = соль + вода.
2. Основание + кислотными оксидами = соль + вода.
3. Разложение при нагревании.
Нерастворимые основания подвержены разложению под действием температуры на соответствующий оксид и воду.
4. Основание + соль = другая соль + другое основание.
Амфотерные гидроксиды - сложные вещества, состоящие из катионов металла и гидроксогрупп, которым соответствуют амфотерные оксиды.
1. Амфотерные гидроксиды + кислота = соль + вода
2. Амфотерные гидроксиды + щелочь = соль + вода
3. Разложение при нагревании:
Химические свойства кислот
Кислотами называют сложные вещества, которые продуцируют катионы водорода и кислотный остаток.
1. Кислота + Основный оксид (Амфотерный оксид) = соль + вода
2. Кислота + Основание (Амфотерный гидроксид) = соль + вода.
3. Кислоты могут реагировать с солями при условии образования слабого электролита.
4. Кислота - неокислитель + металл (активнее водорода) = соль + водород
Металл должен быть более активным, нежели водород в ряду активности металлов. То есть реакция пойдет, если металл находится левее водорода, как показано выше в случае с реакции цинком и бромоводородной кислотой, а в случае с реакцией меди и соляной кислоты реакция не идет, поскольку медь относится к малоактивным металлам и не может вытеснить водород в кислоте.
5. Кислота - окислитель + металл = соль + побочный продукт + вода.
Химические свойства солей
Соли - это сложные вещества, состоящие из ионов, а значит имеющие ионную кристаллическую решетку, и при диссоциации
Практически все соли - сильные электролиты; при растворении в воде диссоциируют на ионы.
1. Соли вступают в реакции замещения. Более активный металл может вытеснять менее активный металл из раствора его соли:
2. Более активный неметалл (галоген) можно вытеснять менее активный неметалл из солей бескислородных кислот:
3. Многие соли способны образовывать кристаллогидраты:
4. Основный оксид + кислыми солями = средняя соль + вода
5. Реакции ионного обмена между солями, если образуется слабый электролит, газ или осадок:
6. Кислые соли + щелочь = средняя соль + вода
7. Вытеснение из солей кислотами более летучих и более слабых кислот: