Взаимосвязь между классами неорганических соединений: возможность получения одних веществ из других

Билет № 7

1. Взаимосвязь между классами неорганических соединений: возможность получения одних веществ из других (примеры реакций)

Между классами неорганических соединений возможны взаимные превращения. Осно́вные оксиды (щелочных и щелочноземельных металлов) реагируют с водой, при этом получаются основания. Например, оксид кальция (негашеная, или жжёная известь) реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (гашеной извести):

CaO + H2O = Ca(OH)2

Нерастворимые основания не могут быть получены таким путем, но они разлагаются при нагревании с образованием основных оксидов. Например, при нагревании гидроксида меди (II) образуются оксид меди (II) и вода:

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Большинство кислотных оксидов реагируют с водой с образованием кислот. Так, оксид серы (VI), или серный ангидрид, присоединяет воду с образованием серной кислоты:

SO3 + H2O = H2SO4

Слабые кислоты разлагаются при нагревании с выделением оксидов. Серни́стая кислота разлагается
на оксид серы (IV), или серни́стый газ, и воду:

H2SO3 = H2O + SO2

Соли могут быть получены как при взаимодействии оснований с кислотами (реакция нейтрализации):

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O (образовался сульфат натрия),

так и при взаимодействии щелочей с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O (образовался карбонат кальция)

или основных оксидов с кислотами:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Нерастворимые основания могут быть получены из растворов солей в результате реакции обмена:

CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2

Кислоты можно получать из солей, вытесняя их более сильными (менее летучими) кислотами:

Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ (при избытке HCl в осадок выпадает нерастворимая кремниевая кислота)

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3↑ (при нагревании нитратов с серной кислотой, азотную кислоту как более летучую получают, охлаждая на выходе из сосуда)

Наконец, прокаливанием известняка получают оксид кальция (жженую известь) и углекислый газ:

CaCO3 = CaO + CO2

Генетическая связь между классами неорганических соединений может быть проиллюстрирована следующей схемой:

основные оксиды ↔ основания
              ↑↓         ↑↓
            с о л и
              ↑↓         ↑↓
кислотные оксиды ↔ кислоты

2. Задача. Вычисление количества вещества (или объема) газа, необходимого для реакции с определенным количеством вещества (или объемом) другого газа.
Пример:

2. Сколько литров кислорода необходимо для сгорания 89,6 литров водорода?

Решение:

  1. Объем газа пропорционален количеству вещества:
    v = 22,4 л/моль • n,
    где 22,4 — молярный объем, т. е. объем одного моля любого газа,
    n — количество вещества (моль)
  2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
    89,6 л     x л
         2H2 + O2 = 2H2O
    2 моль     1 моль
  3. Составляем пропорцию:
    89,6 л — x л
    2 моль — 1 моль
    (или с пояснением:
    для сгорания 89,6 л водорода требуется x л кислорода,
    а для 2 моль — 1 моль)
  4. Находим x:
    x = 89,6 л • 1 моль / 2 моль = 44,8 л

Ответ: 44,8 л.

автор: Владимир Соколов