1
Химические свойства неметаллов.
1. Сера и её соединения.
1.1 Химические свойства серы ( S ).
Сера - неметалл, для которого характерны больше окислительные свойства, хотя может проявлять восстановительные свойства. В соединениях сера проявляет степени окисления: -2, +4, +6.
Сера реагирует с кислородом при нагревании, проявляя восстановительные свойства. При горении серы всегда образуется оксид серы (IV).
|
t S + O2 SO2
|
Сера реагирует с металлами при нагревании, проявляя окислительные свойства. При этом образуются сульфиды металлов с низкой степенью окисления металла.
|
t Mе + S MеS t 2 Al + 3 S Al2S3 t Fe + S FeS
|
Сера реагирует с водородом при нагревании, проявляя окислительные свойства. При этом образуется сероводород ( H2S ). |
t H2 + S H2S
|
|
t Na2S + S Na2S2
|
При кипячении серы в растворе щёлочи происходит реакция диспропорционирования и образутся сульфид и сульфит металла.
|
t 3 S + 6 NaOH 2 Na2S + Na2SO3 + 3 H2O
|
Сера окисляется кислотами окислителями ( особенно при нагревании ). Азотная кислота окисляет серу до серной кислоты.
|
t S+6 HNO3 (конц.) H2SO4 + 6 NO2 +2 H2O
|
Сера окисляется концентрированной серной кислотой в оксид серы (IV). Это реакция синпропорционирования.
|
t S + 2 H2SO4 (конц.) 3 SO2 + 2 H2O
|
При кипячении серы в растворе сульфита натрия ( или калия ) происходит образование тиосульфата натрия ( или калия ).
|
t S + Na2SO3 (конц.) Na2SO3S
|
1.2 Химические свойства сероводорода ( H2S ).
Сероводород ( или его насыщенный раствор ) - проявляет общие свойства двухосновной кислоты, в окислительно-восстановительных реакциях всегда восстановитель.
Проявляя общие свойства кислот, сероводород реагирует с щелочами с образованием средней или кислой соли. |
H2S + NaOH NaHS + H2O
H2S + 2 NaOH Na2S + H2O
|
Сероводород может вступать в реакции с оксидами активных металлов.
|
2 H2S + K2O 2 KHS + H2O
|
2
Сероводород осаждает металлы Сu, Hg, Pb, Ag из растворов их солей. |
H2S + CuCl2 CuS + 2 HCl
|
Сероводород реагирует с кислородом по- разному, проявляя восстановительные свойства. При горении его на воздухе образуется оксид серы (IV) и вода.
|
t 2 H2S + 3 O2 2 SO2 + 2 H2O
|
На воздухе без нагревания сероводородная кислота ( раствор сероводорода в воде ) окисляется до серы.
|
2 H2S + O2 2 S + 2 H2O
|
Сероводород окисляется даже не типичными окислителями ( SO2 ). |
2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O
|
Сероводород окисляется сильными окислителями до серы ( S ) |
3 H2S + 2 KMnO4 3 S +2 MnO2 + 2 KOH + 2 H2O
|
или до серной кислоты ( H2SO4 ). |
H2S + 4 Cl2 + 4 H2O H2SO4 + 8 HCl
|
1.3 Химические свойства серной кислоты ( H2SО4 ).
Серная кислота, проявляя общие свойства кислот, реагирует с щелочами с образованием средней или кислой соли.
|
H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O
|
С оксидами металлов. |
Fe2O3 + 3 H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3 H2O
|
С солями.
|
CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O
|
Раствор серной кислоты реагирует с металлами, которые расположены в ряду напряжений левее водорода. При этом серная кислота проявляет окислительные свойства за счёт атомов водорода.
|
2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2 +2 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
|
Концентрированная серная кислота обладает особыми свойствами. Она всегда проявляет окислительные свойства за счёт атомов серы в степени окисления +6. При этом в реакции с ней всегда образуется сульфат металла в высокой степени окисления металла. Возможные продукты восстановления серной кислоты: SO2 , S , H2S Какой именно образуется продукт зависит от активности металла.
|
Сu + 2 H2SO4 (конц.) CuSO4 + SO2 + 2 H2O
3 Zn + 4 H2SO4 (конц.) 3 ZnSO4+ S +4 H2O
4 Mg+ 5 H2SO4 (конц.) 4 MgSO4+H2S +4 H2O
|
На схемы приведена зависимость продукта восстановления серной кислоты от активности металла:
|
3
|
металл Cd - Ag SO2 металл Zn H2S, S или SO2 металлы Li - Mg H2SO4 + металл H2S (конц.) металлы Pt, Au реакции нет металлы Al, Сr, Fe, Pb ( без t ) реакции нет
металлы Al, Сr, Fe, Pb ( при t ) SO2 сложное вещество |
При нагревании концентрированная серная кислота окисляет неметаллы и при этом сама восстанавливается до оксида серы (IV) - ( SO2 ). |
t S + 2 H2SO4 (конц.) 3 SO2 + 2 H2O t C + 2 H2SO4 (конц.) 2 SO2 + CO2 + 2 H2O t 2 P + 5 H2SO4 (конц.) 2 H3PO4 + 5 SO2 + 2 H2O |
Некоторые сложные вещества восстанавливают серную концентрированную кислоту по разному. Возможные продукты восстановления серной кислоты: SO2 , S , H2S. Бромоводородная кислота и её соли восстанавливают H2SO4 до SO2. Иодоводородная кислота и её соли более сильные восстановители и восстанавливают H2SO4 до H2S.
|
3 H2S + H2SO4 (конц.) 4 S + 4 H2O
2 KBr+2 H2SO4 (конц.) SO2+ Br2+K2SO4 + 2 H2O
8 KI + 5 H2SO4 (конц.) H2S+ 4 I2+4 K2SO4 +4 H2O
|
1.4 Химические свойства оксида серы (IV) ( SО2 ).
Оксид серы (IV) ( или его насыщенный раствор H2SO3 - cернистая кислота) - проявляет общие свойства кислотных оксидов, в окислительно-восстановительных реакциях больше характерны восстановительные свойства, хотя может проявлять окислительные свойства.
Проявляя свойства кислотных оксидов, оксид серы (IV) реагирует с щелочами с образованием средней или кислой соли. |
SO2 + KOH KHSO3
SO2 + 2 KOH K2SO3 + H2O
|
Реагирует с основными оксидами с образованием средней соли.
|
SO2 + K2O K2SO3
|
Оксид cеры (IV) проявляет восстановительные свойства. В реакциях с окислителями превращается в сульфат ион ( сульфат металла ).
|
5 SO2 +2 KMnO4+2 H2O 2 MnSO4+2 H2SO4+K2SO4
|
Окисляется кислородом при нагревании только в присутствии катализатора.
|
V2O5 , t 2 SO2 + O2 2 SO3
|
Реагируя с сероводородом проявляет свои слабые окислительные свойства. |
SO2 + 2 H2S 3 S + 2 H2O
|
4
2. Кислород и его соединения.
Кислород ( О ) - неметалл, для которого больше характерны окислительные свойства. Однако, есть соединения, в которых атомы кислорода проявляют восстановительные свойства. В соединениях кислород проявляет степени окисления: -2, -1, 0, ( очень редко +2 ). Кислород - элемент образует два простых вещества: кислород - ( О2 ) и озон - ( О3 ).
2.1 Химические свойства кислорода ( О2 ).
Простое вещество кислород ( О2 ) - всегда проявляет только окислительные свойства.
Реагирует при нагревании с неметаллами: углеродом - ( С ), серой - ( S ), фосфором - ( Р ), водородом - ( Н2 ) при очень сильном нагревании с азотом - ( N2 ). Реакция вещества с кислородом называется реакцией горения. Она протекает с выделением большого количества теплоты.
|
t C + O2 CO2 t S + O2 SO2
t 4 P (крас.) + 5 O2 2 Р2O5
t 2 H2 + O2 2 H2O
t>2000C N2 + O2 2 NO |
Кислородом окисляются многие металлы.
Литий и кальций, а также малоактивные металлы горят в кислороде с образованием оксида металла ( металл в оксиде проявляет высокую степень окисления ).
Натрий ( Na ) окисляется кислородом без нагревания. И при этом образуется пероксид натрия ( Na2O2 ). В пероксидах кислород имеет степень окисления ( - 1 ).
Очень активные металлы - калий ( K ), рубидий (Rb ) и цезий окисляются кислородом ,без нагревания в надпероксиды, например, надпероксид калия - ( KO2 ).
Железо, сгорая в кислороде, образует “смешанный оксид” (т.е. смесь оксидов железа (II) и железа (III) - железную окалину ( FeO • Fe2O3 или Fe3O4 ). Не реагируют с кислородом серебро, золото и платина.
|
t 4 Li + O2 2 Li2O t 2 Ca + O2 2CaO
t 2 Cu + O2 2 CuO
2 Na + O2 Na2O2
K + O2 KO2
t 3 Fe + 2 O2 FeO • Fe2O3
|
Сложные вещества, сгорая в кислороде, образуют как правило оксиды элементов, составляющих сложное вещество. При этом образуется оксид металла в наивысшей степени окисления.
|
t CuS + 1,5 O2 CuO + SO2
|
При очень высокой температуре ( 3000 С ) или электрическом разряде кислород ( О2 ) превращается в озон ( О3 ). |
t 3 O2 2 O3
|
5
2.2 Химические свойства озона ( О3 ).
Озон ( О3 ) - всегда проявляет только окислительные свойства.
Озон, в отличие от кислорода, окисляет серебро. При этом получается пероксид серебра.
|
2 O3 + 2 Ag Ag2O2 + 2 O2
|
Реагирует с восстановителями в растворе. Реакция с иодидом калия используется для обнаружения озона.
|
O3 + 2 KI + H2O I2 + O2 + 2 KOH
|
Может реагировать с некоторыми восстановителями по-разному.
|
O3 + H2S SO2 + H2O
4 O3 + 3 H2S 3 H2SO4
|
2.3 Химические свойства пероксида водорода ( Н2О2 ).
Пероксид водорода ( перекись водорода ) - может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Окислительные свойства характерны в большей степени, чем восстановительные.
При нагревании или каталитическом действии оксида марганца (IV) разлагается с выделением кислорода.
|
t или MnO2 2 H2O2 2 H2O + O2
|
Реагирует с восстановителями в растворе, проявляя окислительные свойства. При этом превращается в воду.
|
H2O2 + H2SO4 + 2 KI I2 + 2 H2O + K2SO4
|
Реакция окисления черного сульфида свинца в белый сульфат свинца используется в реставрационных работах.
|
4 H2O2 + PbS PbSO4 + 4 H2O
|
Перекись водорода проявляет свойства восстановителя в реакции с оксидом серебра. При этом выделяется кислород.
|
H2O2 + Ag2O 2 Ag + O2 + H2O
|
Сильные окислители ( перманганаты, дихроматы, хлор и бром ) окисляют пероксид водорода. При этом выделяется кислород. В этих реакциях пероксид водорода - восстановитель. |
H2O2 + Cl2 O2 + 2 HCl
5 H2O2+2 KMnO4+3 H2SO4 2 MnSO4+5 O2+K2SO4+ 8H2O
|
6
3. Фосфор и его соединения.
3.1 Химические свойства фосфора ( P ).
Фосфор - неметалл, для которого характерны как восстановительные, так и свойства окислителя. В соединениях фосфор проявляет степени окисления: -3, +3, +5.
Реагируя с кислородом, фосфор проявляет восстановительные свойства. Красный фосфор на воздухе окисляется медленно, а при нагревании энергично. Белый фосфор на воздухе самовоспламеняется и очень энергично сгорает. |
t 4 P (крас.) + 5 O2 P4O10
P4 (бел.) + 5 O2 P4O10
|
При легком нагревании ( 40-90 С красный фосфор окисляется хлором по разному. При небольшом количестве хлора образуется хлорид фосфора (III), а в избытке хлора образуется хлорид фосфора (V).
|
t 2 P (крас.) + 3 Cl2 2 PCl3
t 2 P (крас.) + 5 Cl2 2 PCl5
|
Красный фосфор медленно окисляется кислотами-окислителями, превращаясь в ортофосфорную кислоту ( H3PO4 ).
|
t P (крас.) + 5 HNO3 (конц.) H3PO4 + 5 NO2 + H2O
t 2 P(крас.)+5 H2SO4 (конц.) 2 H3PO4+5 SO2+2 H2O
|
Белый фосфор проявляет свойства слабого окислителя, реагируя с водородом при нагревании под давлением. При этом образуется газ - фосфин ( PH3 - очень ядовит).
|
t, p P4 (бел.) + 6 H2 4 PH3
|
Красный фосфор проявляет свойства слабого окислителя, реагируя с металлами образует фосфиды ( Ca3P2 ).
|
t 2 P (крас.) + 3 Ca Ca3P2
|
При нагревании со щелочами белый фосфор диспропорционирует, превращаясь в соль фосфиновой кислоты ( H3PO2 ) - гипофосфит - NaH2PO2 и при этом выделяется газ фосфин - PH3 |
P4 (бел.)+3 NaOH (конц.)+3 H2O 3 NaH2PO2+ PH3
|
3.2 Химические свойства оксида фосфора (V) ( P2О5 ).
Оксид фосфора (V) ( фосфорный ангидрид ) - обладает свойствами кислотного оксида, сильно гигроскопичен ( поглощает пары воды из воздуха).
Реагирует с водой по-разному. Без нагревания с образованием метаосфосфорной кислоты ( HPO3 ). При нагревании с образованием ортофосфорной кислоты ( H3PO4 ). |
P2O5 + H2O 2 HPO3 t P2O5 + 3 H2O 2 H3PO4
|
У кислородсодержащих 100 % кислот отнимает воду с образованием кислотного оксида. |
P2O5 + 2 HNO3 (безводн.) 2 HPO3 + N2O5
|
7
В реакциях со щелочами и гидратом аммиака проявляет свойства кислотного оксида многоосновной кислоты. При этом образует 3 типа солей: среднюю соль ( фосфат- Na3PO4 ), кислую соль ( гидрофосфат- Na2HPO4) или кислую соль ( дигидрофосфат- NaH2PO4). |
P2O5 + 2 NаOH + H2O 2 NaH2PO4
P2O5 + 4 NаOH 2 Na2HPO4 + H2O
P2O5 + 6 NаOH 2 Na3PO4 + 3 H2O
|
3.3 Химические свойства ортофосфорной ( фосфорной ) кислоты ( H3PО4 ).
Фосфорная кислота - обладает общими свойствами кислот, окислительные свойства за счёт водорода ( в реакциях с металлами ).
В реакциях со щелочами проявляет свойства многоосновной кислоты. При этом образует 3 типа солей: среднюю соль ( фосфат- K3PO4 ), кислую соль ( гидрофосфат- K2HPO4) или кислую соль ( дигидрофосфат- KH2PO4).
|
H3PO4 + KOH KH2PO4 + H2O
H3PO4 + 2 KOH K2HPO4+ 2 H2O
H3PO4 + 3 KOH K3PO4 + 3 H2O
|
В реакциях с аммиаком ( гидратом аммиака ) проявляет свойства многоосновной кислоты. При этом образует 3 типа солей: среднюю соль ( фосфат- (NH4)3PO4 ), кислую соль ( гидрофосфат- (NH4)2HPO4) или кислую соль ( дигидрофосфат- NH4H2PO4).
|
H3PO4 + NH3 NH4H2PO4
H3PO4 + 2 NH3 (NH4)2HPO4
H3PO4 + 3 NH3 (NH4)3PO4
|
Качественная реакция на фосфорную кислоту и орто-фосфат ион ( PO43- ) - реакция с нитратом серебра.
|
H3PO4 + 3 AgNO3 Ag3PO4+ 3 HNO3
|
При действии на фосфаты раствора фосфорной кислотой образуются гидро- и дигидрофосаты. |
H3PO4 + Ca3(PO4)2 3 CaHPO4
4 H3PO4 + Ca3(PO4)2 3 Ca(H2PO4)2
|
Раствор фосфорной кислоты реагирует с металлами, которые расположены в ряду напряжений левее водорода. При этом фосфорная проявляет окислительные свойства за счёт атомов водорода.
|
2 H3PO4 + 3 Mg Mg3(PO4)2 + 3 H2
|
При нагревании отщепляет воду с образованием пирофосфорной кислоты ( H4P2O7 ). |
t 2 H3PO4 H4P2O7 + H2O
|
3.4 Химические свойства некоторых соединений фосфора.
Хлориды фосфора гидролизуются в воде по-разному. Хлорид фосфора (III) - образует фосфористую кислоту ( H3PO3 ). Хлорид фосфора (V) - образует фосфорную кислоту ( H3PO4 ).
Cо щелочами хлориды образуют соли вышеуказанных кислот. |
PCl3 + 3 H2O H3PO3 + 3 HСl
PCl5 + 4 H2O H3PO4 + 5 HCl
PCl3 + 5 NaOH Na2HPO3 + 3 NaCl + 2 H2O PCl3 + 8 NaOH Na3PO4 + 5 NaCl + 4 H2O |
8
Фосфин ( PH3 ) легко самовосгорается на воздухе с образованием ортофосфорной кислоты.
|
t PH3 + 2 O2 H3PO4
|
Из ортофосфатов при нагревании с углеродом ( кокс ) и оксидом кремния (IV) без доступа воздуха в электрических печах восстанавливается белый фосфор ( P4 ). Его пары конденсируют под холодной водой. |
t 2 Са3(PO4)2 +10 C + 6 SiO2 6 CaSiO3 + 10 CO + P4
|
9
4. Азот и его соединения.
4.1 Химические свойства азота ( N ).
Азот - неметалл, для которого характерны как восстановительные, так и свойства окислителя. В соединениях азот проявляет степени окисления: -3, +1, +2, +3, +4, +5.
Реагируя с кислородом, азот проявляет восстановительные свойства. Азот соединяется с кислородом только при очень высокой температуре ( более 2000С ). При этом всегда образуется оксид азота (II). |
t N2 + O2 2 NO
|
При нагревании до 350-450 С на катализаторе азот, проявляя свойства слабого окислителя соединяется с водородом, образуя аммиак ( NH3 ).
|
t N2 + 3 H2 2 NH3 Fe2О3
|
Азот проявляет свойства слабого окислителя, реагируя с металлами образует нитриды ( Ca3N2 ).
|
t N2 + 3 Ca Ca3N2
|
4.2 Химические свойства оксида азота (II) ( NО ).
Оксид азота (II) – безразличный оксид, обладает окислительно-восстановительной двойственностью.
Оксид азота (II) легко окисляется кислородом воздуха, проявляя восстановительные свойства:
|
2 NO + O2 2 NO2
|
Оксид азота (II) проявляет слабые окислительные свойства. |
t 2 NO + 2 H2S 2 S + N2 + 2 H2O
|
4.3 Химические свойства оксида азота (IV) ( NО2 ).
Оксид азота (IV) – обладает окислительно-восстановительной двойственностью.
Оксид азота (IV) проявляет сильные окислительные свойства |
t 2 NO2 + 2 S 2 SO2 + N2
|
Вступает в реакцию с водой и щелочами. При этом происходит реакция диспропорционирования. |
t 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO
4 NO2 + O2 + 2 H2O 4 HNO3
2 NO2 + 2 NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
|
4.4 Химические свойства оксида азота (V) ( N2О5 ).
Оксид азота (V) – кислотный оксид, проявляет только окислительные свойства.
Реагирует с водой с образованием азотной кислоты ( ангидрид азотной кислоты ). |
N2O5 + Н2О 2 НNO3 |
10
Окисляет простые вещества при нагревании.
|
t N2O5 + 5 Cu 5 CuO + N2
|
4.5 Химические свойства азотной кислоты ( НNО3 ).
Азотная кислота – проявляет общие свойства кислот, обладает только окислительными свойствами.
Азотная кислота проявляя общие свойства кислот, реагирует с основаниями, оксидами металлов, солями. |
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O
2 HNO3 + СuO Cu(NO3)2 + H2O
2 HNO3 + СaCO3 Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
|
Азотная кислота проявляет только окислительные свойства за счёт атомов азота в степени окисления +5 ( N+5 ). Вступает в реакцию с металлами по разному в зависимости от природы металла и концентрации азотной кислоты ( см. схему ). При этом в реакции с ней всегда образуется нитрат металла в высокой степени окисления металла. Возможные продукты восстановления азотной кислоты: NH4NO3 , N2O, N2 , NO, NO2.
|
4 Ca + 10 HNO3 (конц.) 4 Ca(NO3)2 + N2O + 5 H2O
Cu + 4 HNO3 (конц.) Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
8 Fe+ 30 HNO3(разб.) 8 Fe(NO3)3+ 3 NH4NO3 + 9 H2O
3 Cu + 8 HNO3 (разб.) 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
|
На схеме приведена зависимость продукта восстановления азотной кислоты от активности металла: |
|
металл от Li до Zn N2O или N2 металл Аl, Cr, Fe, Au, Pt реакции нет HNO3 + металл металлы Sn, Pb, Bi, Сu, Hg, Ag (конц.) NO2 металлы Al, Сr, Fe ( при t ) NO2 сложное вещество
|
|
металл от Li до Fe NH4NO3 , N2O или N2 металл Au, Pt HNO3 + металл реакции нет ( разб. ) металлы Sn, Pb, Bi, Сu, Hg, Ag NO сложное вещество
|
Концентрированная азотная кислота реагирует с неметаллами. При этом восстанавливается до NO2.
|
3 C + 4 HNO3 (конц.) 3 CO2 + 4 NO + 2 H2O
3 S + 4 HNO3 (конц.) 3 SO2 + 4 NO + 2 H2O
3 Р + 5 HNO3 (конц.) + 2 H2O 3 Н3РО4 + 5 NO |
11
Окисляет сложные вещества по разному. Разбавленная восстанавливается до NO, а концентрированная до NO2. |
3 CuS + 8 HNO3 (разб.) 3 CuSO4 + 8 NO + 4 H2O
CuS + 8 HNO3 (конц.) CuSO4 + 8 NO2 + 4 H2O
|
4.6 Химические свойства солей азотной кислоты ( МеNО3 ).
Cоли азотной кислоты ( нитраты ) – проявляют общие свойства кислот, обладают при нагревании сильными окислительными свойствами. При нагревании разлагаются.
Термическое разложение нитратов зависит от активности металла, которым он образован. Ниже приведена зависимость продуктов разложения нитрата от места положения металла в ряду активностей металлов ( ряду напряжений ): |
Металл в нитрате занимает положение в ряду напряжений левее Mg:
|
t Общая схема: МеNO3 MeNO2 + O2 t 2 NaNO3 2 NaNO2 + O2 t Ca(NO3)2 Ca(NO2)2 + O2
|
Металл в нитрате занимает положение в ряду напряжений между Mg и Cu :
|
t Общая схема: МеNO3 MeO + NO2 + O2 t 2 Mg(NO3)2 2 MgO + 4 NO2 + O2 t 4 Fe(NO3)2 2 Fe2O3 + 8 NO2 + O2
|
Металл в нитрате занимает положение в ряду напряжений правее Cu :
|
t Общая схема: МеNO3 Me + NO2 + O2 t 2 Hg(NO3)2 2 Hg + 4 NO2 + 2 O2 t 2 AgNO3 2 Ag + 2 NO2 + O2
|
При нагревании нитраты реагируют с восстановителями ( углеродом, металлами ).
|
t 2 Al(NO3)3 + 15 C Al2O3 + 15 CO + 3 N2 t 4 Al(NO3)3 + 30 C 2 Al2O3 + 15 CO2 + 6 N2 t 6 KNO3 + 10 Al KAlO2 + 2 Al2O3 + 3 N2
|
Только нитрат аммония ( NH4NO3 ) может разлагаться при нагревании иначе, чем все другие нитраты. |
t NH4NO3 N2O + 2 H2O
NH4NO3 N2 + O2 + H2O ( со взрывом ! )
|
4.7 Химические свойства аммиака ( NН3 ).
Аммиак – проявляет основные свойства и свойства восстановителя.
Реагируя с кислотами, кислыми солями и водой, аммиак проявляет свойства оснований. |
NH3 + H2O NH3 • H2O
NH3 + H3PO4 NH4H2PO4 2 NH3 + H3PO4 (NH4)2HPO4
NH3 + NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 |
12
Аммиак реагирует с окислителями. При этом в большинстве случаев образуется азот ( N2 ). С кислородом аммиак реагирует по разному. При окислении на платиновом катализаторе образуется оксид азота (II). |
t 4 NH3 + 3 O2 2 N2 + 6 H2O
Pt,t 4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O t 2 NH3 + 3 CuO 3 Cu + N2 + 3 H2O
2 NH3 + 3 Cl2 N2 + 6 HCl
2 NH3 + 2 KМnO4 2 MnO2 + N2 + 2 KOH + 2 H2О
|
4.8 Химические свойства солей аммония.
Соли аммония – проявляют общие свойства солей и специфические свойства ( разлагаются при нагревании ).
При нагревании солей аммония со щелочами ( как в твёрдом виде так и в растворе ) выделяется аммиак.
|
t (NH4)2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 NH3 + 2 H2O
|
При нагревании солей аммония ( всех кроме нитрата и нитрита ) выделяется аммиак.
|
t NH4Cl NH3 + HCl t (NH4)2SO4 NH3 + NH4HSO4 ( для солей нелетучих многоосновных кислот ) t (NH4)2CO3 2 NH3 + CO2 + H2O ( для солей летучих кислот )
|
4.9 Химические свойства гидрата аммиака ( гидроксида аммония ) ( NH3 • H2O ).
Гидрат аммиака ( водный раствор аммиака ) – проявляет основные свойства, свойства восстановителя и комплексообразующие свойства.
Реагируя с кислотами, кислыми солями и кислотными оксидами, гидрат аммиака проявляет свойства оснований. |
NH3 • H2O + HNO3 NH4NO3 + H2O
NH3 • H2O + H2SO4 NH4HSO4 + H2O
NH3 • H2O + NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 + H2O
NH3 • H2O + CO2 NH4HCO3
|
Реагирует ( растворяя ) с металлами – d-элементами, образуя аммиачные комплексные соединения. В уравнениях реакций гидрат аммиака берут в скобки, если коэффициент более 1. |
2 Сu + O2 + 8 ( NH3 • H2O ) (конц.) 2 [Cu(NH3)4](OH)2 + 6 H2O Zn + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 + 2 H2O
СuO + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Cu(NH3)4](OH)2 + 3 H2O ZnO + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Zn(NH3)4](OH)2 + 3 H2O Ag2O + 4 (NH3 • H2O) (конц.) 2 [Ag(NH3)2](OH)2 + 3 H2O
Сu(OH)2 + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Cu(NH3)4](OH)2 + 4 H2O Zn(OH)2 + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Zn(NH3)4](OH)2 + 4 H2O
СuCL2 + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Cu(NH3)4]Cl2 + 4 H2O ZnSO4 + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Zn(NH3)4]SO4 + 4 H2O AgNO3 + 4 (NH3 • H2O) (конц.) [Ag(NH3)2]NO3 + 2 H2O |
13
Гидрат аммиака реагирует с окислителями, проявляя восстановительные свойства. |
2 (NH3 • H2O) + 2 KМnO4 2 MnO2 + N2 + 2 KOH + 4 H2О
|
14
5. Углерод и его соединения.
5.1 Химические свойства углерода ( С ).
Углерод - неметалл, для которого характерны больше восстановительные свойства, хотя может проявлять окислительные свойства. В соединениях углерод проявляет степени окисления: + 2, +4, а также может проявлять отрицательные степени окисления ( в соединениях с металлами и органических соединениях ).
Углерод при нагревании по-разному реагирует с кислородом. В избытке кислорода образуется углекислый газ - ( СО2 ).
|
t C + O2 CO2
|
В недостатке кислорода образуется угарный газ - ( СО ).
|
t 2 C + O2 CO
|
С металлами при нагревании углерод образует карбиды. В этих реакциях углерод - окислитель. |
t Ca + 2 C CaC2 t 4 Al + 3 C Al4C3 t 2 Mg + 3 C Mg2C3
|
Проявляя сильные восстановительные свойства, углерод восстанавливает большинство металлов ( кроме щелочных и щелочноземельных ) из их оксидов.
|
t ZnO + C Zn + CO
|
Избыточное количество углерода в реакции приводит к образованию карбида металла. |
t CaO + 3 C CaC2 + CO t 2 Al2O3 + 9 C Al4C3 + 6 CO t 2 MgO + 5 C Mg2C3 + 2 CO
|
Углерод восстанавливает при нагревании неметаллы из оксидов. |
t C + H2O (пар) CO + H2
|
При нагревании восстанавливает углекислый газ. |
t CO2 + C 2 CO
|
Углерод восстанавливает кислоты окислители. При этом сам углерод окисляется до углекислого газа ( СО2 ).
|
t C + 2 H2SO4 (конц.) 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
t C + 4 HNO3 (конц.) 4 NO2 + CO2 + 2 H2O
|
Некоторые сульфиды ( Мg, Са ) нельзя получить осаждением из раствора. Для этой цели применяют углерод.
|
t CaSO4 + 4 C CaS + 4 CO
|
15
5.2 Химические свойства оксида углерода (II) ( СО ).
Оксид углерода (II) ( угарный газ ) - не проявляет кислотных свойств, типичный восстановитель при нагревании, хотя может проявлять окислительные свойства.
Кислородом окисляется при нагревании в углекислый газ. |
t 2 CO + O2 2 CO2
|
С хлором образует чрезвычайно ядовитый газ - фосген ( COCl2 ). |
t CO + Cl2 COCl2
|
Восстанавливает при нагревании водород из паров воды. |
t H2O + CO CO2 + H2
|
Проявляя слабые окислительные свойства, реагирует с водородом по-разному: на никелевом катализаторе с образованием метана ( CH4 ).
|
t, Ni CO + H2 CH4 + H2O
|
На медном катализаторе образуется органическое вещество - спирт: метанол - CH3OH
|
t, CuO CO + 2 H2 CH3OH
|
При высоком давлении и сильном нагревании реагирует со щелочами, образуя соль органической - муравьиной кислоты: формиат натрия - HCOONa
|
t, p CO + NaOH HCOONa
|
5.3 Химические свойства оксида углерода (IV) ( СО2 ).
Оксид углерода (IV) ( углекислый газ ) - обладает свойствами кислотного оксида, при нагревании с сильными восстановителями проявляет слабые окислительные свойства.
В реакциях со щелочами и гидратом аммиака проявляет свойства кислотного оксида. При этом образует два типа солей: среднюю соль ( карбонат ) или кислую соль ( гидрокарбонат ).
|
CO2 + NaOH NaHCO3
CO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O
|
Реагирует с гидратом аммиака, образуя гидрокарбонат аммония. |
CO2 + NH3 • H2O NH4HCO3
|
В водном растворе образует слабую угольную кислоту, которая, реагируя с карбонатами превращает их в гидрокарбонаты.
|
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
|
Проявляет слабые окислительные свойства за счёт углерода в степени окисления +4. Восстанавливается при нагревании углеродом.
|
t CO2 + C 2 CO
|
Восстанавливается при нагревании активными металлами. |
t CO2 + 2 Mg 2 MgO + C |
16
Восстанавливается при нагревании водородом. При этом образуется органическое вещество- газ метан ( CH4).
|
t, Cu2O CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O
|
Избыток углекислого газа в закрытом помещении ( на подводной лодке, в бомбоубежище и т.д. ) регенирируют реакцией с пероксидом натрия. При этом образуется кислород ( О2 ). |
2 CO2 + 2 Na2O2 2 Na2CO3 + O2
|
6. Кремний и его соединения.
6.1 Химические свойства кремния ( Si ).
Кремний - неметалл, для которого характерны как восстановительные, так и свойства окислителя. В соединениях азот проявляет степени окисления: -4, +2, +4.
Кремний соединяется с кислородом при высокой температуре ( 1200 С ). При этом проявляет восстановительные свойства.
|
t Si + O2 SiO2
|
Кремний сгорает во фторе с образованием фторсилана ( SiF4 ). |
Si + 2 F2 SiF4
|
Кремний соединяется с металлами при нагревании.. При этом проявляет окислительные свойства.
|
t Si + 2 Ca Ca2Si
|
Кремний растворяется в плавиковой ( фтороводородной кислоте ), проявляя восстановительные свойства. При этом образуется комплексное соединение.
|
Si + 6 HF (конц.) H2[SiF4] + 2 H2
|
Реагирует с концентрированной щёлочью. При этом выделяется водород.ы |
t Si + 2 NaOH (конц.) + H2O Na2SiO3 + 2 H2
|
6.2 Химические свойства оксида кремния ( SiО2 ).
Оксид кремния (IV) - кислотный оксид, для которого не характерны окислительно-восстановительные свойства, но может проявлять слабые окислительные свойства. Не реагирует с водой
Реагирует со щелочами только при нагревании. |
t SiO2 + 2 NaOH Na2SiO3 + H2O
|
Оксид кремния (IV) растворяется в плавиковой ( фтороводородной кислоте ), проявляя восстановительные свойства. При этом образуется комплексное соединение.
|
SiO2 + 6 HF (конц.) H2[SiF4] + 2 H2O
|
Оксид кремния (IV) реагирует при славлении с солями летучих кислот ( карбонатами или сульфитами ).
|
t SiO2 + Na2СO3 Na2SiO3 + СO2
|
17
Реагируя с металлами при сплавлении, оксид кремния (IV) проявляет свойства слабого окислителя. |
t SiO2 + 2 Mg Si + 2 MgO
t SiO2 + 3 Mg Mg2Si + 2 MgO
|
Реагируя с углеродом при сплавлении, оксид кремния (IV) проявляет свойства слабого окислителя. При этом образуется карбид кремния ( карборунд ). |
t SiO2 + 3 C SiC + 2 CO
|
6.3 Химические свойства некоторых соединений кремния.
Кремниевая кислота при нагревании разлагается с образованием оксида углерода (IV).
|
t H2SiO3 SiO2 + H2O
|
Кремниевая кислота, реагируя со щелочами, проявляет общие свойства кислот.
|
H2SiO3 + 2 NaOH Na2SiO3 + 2 H2O
|
Силан ( гидрид кремния (IV)) самовоспламеняется на воздухе, образуя оксид кремния (IV). |
SiH4 + 2 O2 SiO2 + 2 H2O
|
18
7. Хлор и его соединения.
7.1 Химические свойства хлора ( Сl2 ).
Хлор обладает окислительно-восстановительной двойственностью свойств, но более характерны окислительные свойства.
Хлор соединяется с водородом на свету при комнатной температуре. |
свет или t H2 + Cl2 2 HCl
|
Окисляет металлы до состояния их высшей степени окисления с образованием хлорида.
|
t +3 2 Fe + 3 Cl2 2 FeCl3
|
Реагирует с неметаллами. Фосфор окисляет по-разному. Продукт зависит от количества хлора. |
t 2 P (крас.) + 3 Cl2 2 PCl3
t 2 P (крас.) + 5 Cl2 2 PCl5
|
В воде в присутствии хлора устанавливается равновесие. При этом образуется хлорноватистая ( HСlO ) кислота.
|
Cl2 + H2O HCl + HClO
|
Хлор по-разному реагирует с раствором щёлочи. Без нагревания образуется соль – гипохлорит ( NaClO ), с нагреванием соль – хлорат ( NaClO3 ). В обоих случаях образуется хлорид ( NaCl ). Это реакция диспропорционирования.
|
Cl2 + 2 NaOH NaCl + NaClO + H2O t 3 Cl2 + 6 NaOH 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O
|
Окисляет сложные вещества в растворе. |
H2O2 + Cl2 O2 + 2 HCl
|
Вытесняет более слабые окислители галогены - бром и иод из солей. Этой реакцией можно отличить хлор от другого газа. |
2 KI + Cl2 2 KCl + I2
|
7.2 Химические свойства хлороводорода ( НСl ).
Хлороводород ( или соляная кислота, если в растворе ) обладает общими свойствами кислот.
Соляная кислота реагирует с активными металлами ( с металлами расположенными левее водорода в ряду напряжений ).
|
+2 Fe + 2 HCl FeCl2 + H2
|
Соляная кислота реагирует с оксидами металлов. |
MgO + 2 HCl MgCl2 + H2O
|
Соляная кислота реагирует с основаниями. |
Fe(OH)3 + 3 HCl FeCl3 + 3 H2O
|
19
Соляная кислота реагирует с солями.
|
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3
|
Хлороводород ( и соляная кислота ) реагирует с аммиаком.
|
NH3 + HCl NH4Cl
|
Концентрированная соляная кислота может проявлять свойства восстановителя, реагируя с сильным окислителем в растворе. |
16HCl + 2 KMnO4 2 MnCl2 + 5 Cl2 +2 KCl+8 H2O конц. |
7.3 Химические свойства хлорноватистой кислоты и её солей ( НСlО и МеСlО ).
Хлорноватистая кислота обладает общими свойствами кислот, проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Более характерны окислительные свойства.
Реагируя со щелочами, хлорноватистая кислота проявляет общие свойства кислот.
|
HClO + NaOH NaClO + H2O
|
Разлагается на свету с выделением кислорода. |
свет или t 2 HClO 2 HCl + O2
|
При нагревании подвергается диспропорционированию с образованием соляной и хлорноватой кислоты.
|
t 3 HClO 2 HCl + HClO3
|
Реагирует с соляной кислотой с образованием хлора, проявляя свойства окислителя.
|
HClO + HCl Cl2 + H2O
|
Реагирует с восстановителями в растворе.
|
HClO + 2 KI KCl + I2 + KOH
|
Гипохлориты ( KСlO ) – cоли хлорноватистой кислоты в растворе проявляют сильные окислительные свойства.
|
5 KClO + I2 + 2 KOH 5 KCl + 2 KIO3 + H2O
|
При нагревании гипохлориты диспропорционируют с образованием солей соляной и хлорноватой кислоты – хлорида и хлората.
|
t 3 NaClO 2 NaCl + NaClO3
|
Угольная кислота ( CO2 + H2O ) как более сильная вытесняет хлорноватистую кислоту из её солей. |
Ca(ClO)2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2 HСlO
|
7.4 Химические свойства хлорноватой кислоты и её солей ( НСlО3 и МеСlО3 ).
Хлорноватая кислота обладает общими свойствами кислот, проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Более характерны окислительные свойства.
Реагируя со щелочами, хлорноватая кислота проявляет общие свойства кислот. |
HClO3 + NaOH NaClO3 + H2O
|
20
Реагирует с соляной кислотой с образованием хлора, проявляя свойства окислителя.
|
HClO3 + 5 HCl 3 Cl2 + 3 H2O
|
Окисляет неметаллы . |
2 HClO3 + 3 С 2 HCl + 3 CO2
|
Хлораты ( KСlO3 ) – cоли хлорноватой кислоты в растворе не проявляют окислительные свойства. В твёрдом виде при нагревании сильные окислители.
Бертолетова соль ( KСlO3 ) разлагается при нагревании по-разному. С катализатором без взрыва, без катализатора – со взрывом. |
t 2 KClO3 + 3 S 2 KCl + 3 SO2 t 5 KClO3 + 6 P 5 KCl + 3 P2O5
t KClO3 + 3MnO2+ 6 NaOH KCl +3 Na2MnO4 + 3 H2O
t 4 KClO3 KСl + 3 KClO4
t, MnO2 2 KClO3 2 KСl + 3 O2
|
8. Бром и его соединения.
8.1 Химические свойства брома ( Вr2 ).
Бром обладает окислительно-восстановительной двойственностью свойств, но более характерны окислительные свойства. Окислительные свойства слабее, чем у хлора и сильнее, чем у иода.
Бром соединяется с водородом при нагревании на катализаторе. |
t, Pt H2 + Br2 2 HBr
|
Окисляет металлы до состояния их высшей степени окисления с образованием бромида.
|
t 2 Fe + 3 Br2 2 FeBr3
|
Реагирует с неметаллами. Фосфор окисляет по-разному. Продукт зависит от количества брома. |
t 2 P (крас.) + 3 Br2 2 PBr3
t 2 P (крас.) + 5 Br2 2 PBr5
|
С водой образует гидрат, за счёт чего и растворяется в ней. Раствор брома в воде называют «бромной водой».
|
Br2 + n H2O Br2 • n H2O ( бромная вода )
|
Бром по-разному реагирует с раствором щёлочи. Без нагревания образуется соль – гипобромит ( NaBrO ), с нагреванием соль – бромат ( NaBrO3 ). В обоих случаях образуется бромид ( NaBr ). Это реакция диспропорционирования.
|
Br2 + 2 NaOH NaBr + NaBrO + H2O t 3 Br2 + 6 NaOH 5 NaBr + NaBrO3 + 3 H2O
|
21
Окисляет сложные вещества, например, аммиак.
|
3 Br2 + 8 NH3 6 NH4Br + N2
|
Вытесняет более слабый окислитель галоген – иод из его соли.
|
2 KI + Br2 2 KBr + I2
|
Окисляет сложные вещества в растворе.
|
3 Br2 + S + 4 H2O H2SO4 + 6 HBr
Br2 + H2S S + 2 HBr
|
Окисляется хлором при нагревании, проявляя слабые восстановительные свойства. |
t Br2 + 5 Cl2 + 6 H2O 10 HCl + 2 HBrO3
|
8.2 Химические свойства бромоводорода и его солей ( НBr и МеBr ).
Бромоводород ( или бромоводородная кислота, если в растворе ) обладает общими свойствами кислот. Сильный восстановитель.
Реагирует с солями, проявляя общие свойства кислот. |
AgNO3 + HBr AgBr + HNO3
|
Бромоводородная кислота ( и её соли ) проявляют свойства сильных восстановителей в растворе. |
14 HBr + K2Cr2O7 2 CrBr3 + 3 Br2 + 2 KBr +7 H2O
2 HBr + H2SO4 (конц.) Br2 + SO2 + 2 H2O
2 KBr + 2 H2SO4 (конц.) Br2 + SO2 + K2SO4 + 2 H2O
|
9. Иод и его соединения.
9.1 Химические свойства иода ( I2 ).
Иод обладает окислительно-восстановительной двойственностью свойств, но более характерны окислительные свойства. Окислительные свойства слабее, чем у хлора и брома.
Иод соединяется с водородом при нагревании на катализаторе очень плохо ( образуется равновесие ).
|
t, Pt H2 + I 2 2 HI
|
Окисляет металлы до состояния их высшей степени окисления с образованием иодида. Порошок алюминия реагирует с иодом без нагревания в присутствии каталитических количеств воды ( одной капли ).
|
t 2 Fe + 3 I2 2 FeI3
H2O 2 Al + 3 I2 2 AlI3
|
Реагирует с неметаллами. Фосфор окисляет только до трёхвалентного состояния.
|
t 2 P (крас.) + 3 I2 2 PI3
|
22
Иод растворяется в растворе иодида калия, образуя комплексное соединение.
|
KI + I2 K [I ( I2) ]
|
Иод по-разному реагирует с раствором щёлочи. Без нагревания образуется соль – гипоиодит ( NaIO ), с нагреванием соль – иодат ( NaIO3 ). В обоих случаях образуется иодид ( NaI ). Это реакция диспропорционирования.
|
I2 + 2 NaOH NaI + NaIO + H2O t 3 I2 + 6 NaOH 5 NaI + NaIO3 + 3 H2O
|
Иод реагирует с раствором гидрата аммиака с образованием иодистого азота ( нитрида иода ). Иодистый азот –взрывоопасное вещество в сухом виде. В «мокром» виде вещество устойчиво.
|
3 I2 + 4 (NH3 • H2O ) I3N + 3 NH4I + 4 H2O
|
Иод, проявляя свойства восстановителя, окисляется окислителями в растворе.
|
I2 + 5 O3 + H2O 2 HIO3 + 5 O2
I2 + 5 H2O2 2 HIO3 + 4H2O t I2 + 10 HNO3 (конц.) 2 HIO3 + 10 NO2 + 4H2O
|
Окисляется хлором при нагревании, проявляя слабые восстановительные свойства.
|
t I2 + 5 Cl2 + 6 H2O 10 HCl + 2 HIO3
|
Количественно ( в аналитической практике ) иод определяют реакцией с тиосульфатом натрия. |
I2 + 2 Na2S2O3 2 NaI + Na2S4O6
|
9.2 Химические свойства иодоводорода и его солей ( НI и МеI ).
Иодоводород ( или иодоводородная кислота, если в растворе ) обладает общими свойствами кислот. Сильный восстановитель.
Иодоводородная кислота ( и её соли ) проявляют свойства сильных восстановителей в растворе. |
8 HJ + H2SO4 (конц.) 4 J2 + H2S + 4 H2O
8 KI + 5 H2SO4 (конц.) 4 I2 + H2S + 4 K2SO4 +4 H2O
|
23
10. Водород и его соединения.
10.1 Химические свойства водорода ( Н2 ).
Водород - неметалл, для которого характерны больше восстановительные свойства, хотя может проявлять окислительные свойства. В соединениях сера проявляет степени окисления: -1, +1.
Водород реагирует при нагревании со взрывом с кислородом. |
t 2 H2 + O2 2 H2O
|
Водород реагирует на свету при комнатной температуре с хлором. С бромом и иодом реакция идёт хуже, а со фтором со взрывом.
|
свет или t H2 + Cl2 2 HCl
|
Соединяется при нагревании с серой. |
t H2 + S H2S
|
Реагирует с азотом на катализаторе при нагревании под давлением. |
t, р, Fe2О3 3 H2 + N2 2 NH3
|
Реагирует с углеродомна катализаторе при нагревании под давлением. |
t, р, Pt 2 H2 + C CH4
|
Реагируя с металлами, водород проявляет слабые окислительные свойства. |
t H2 + 2 Na 2 NaH
|
Вступает в каталитическую реакцию с оксидами углерода при нагревании с образованием метана ( СН4 ).
|
t, Cu2O CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O
|
Водород – сильный восстановитель. Восстанавливает металлы и оксидов. Смешанный оксид железа (II,III) – FeO • Fe2O3 – железная окалина.
|
t FeO • Fe2O3 + 4 H2 3 Fe + 4 H2O
|
Водород в «момент выделения» ( атомарный водород ) может восстанавливать металлы из нерастворимых солей. |
HCl 2 AgCl + Zn 2 Ag + ZnCl2 |
10.2 Химические свойства гидридов металлов ( МеН ).
Гидриды металлов – обладают только сильными восстановительными свойствами.
Гидриды металлов реагируют с водой и кислотами. При этом выделяется водород за счёт реакции диспропорционирования.
|
LiH + H2O LiOH + H2
LiH + HCl LiCl + H2
|
Гидриды металлов окисляются простыми веществами |
t 2 NaH + O2 2 NaOH
t NaH + Cl2 NaCl + HCl
|
24
Гидриды металлов восстанавливают сложные вещества. |
t 2 NaH + 2 SO2 Na2SO4 + H2S
|
Гидриды металлов при нагревании плавятся. Электролизом расплава гидрида можно получить металл и водород. |
t, электролиз 2 NaH 2 Na + H2
|