Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Методические указания

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И АНАЛИТИЧЕСКОЙ

ХИМИИ

Издание второе, переработанное и дополненное

САРАНСК

Издательство Мордовского университета

2012

УДК [543 + 546](076)

Составители: Н. А. Епифанова, Р. А. Полянсков, А. А. Рыбкина

Р е ц е н з е н т

доцент кафедры общей и неорганической химии МГУ им. Н. П. Огарева

кандидат химических наук Ю.И. Русяева

Методические указания к лабораторным работам по неорганической и аналитической химии/ сост.: Н. А. Епифанова, Р. А. Полянсков, А. А. Рыбкина. − Изд. 2-е, перераб. и доп. − Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2012. − 56 с.

Курс «Неорганическая химия и аналитическая химия» входит в учебные планы подготовки студентов сельскохозяйственных специальностей и имеют существенное значение для формирования естественнонаучного мышления будущих специалистов соответствующего профиля. Поэтому повышение уровня подготовки по химии является одной из важнейших задах высшей школы. Для успешного овладения знаниями в объеме вышеуказанных курсов студентам необходимо отчитаться по ряду наиболее важных разделов химии. Подготовку к отчету по разделу следует начинать с уяснения цели и предполагаемого плана. Затем необходимо изучить нужную тему учебника, прослушать лекцию, выполнить лабораторную работу, соответствующие задачи и упражнения.

Настоящее пособие содержит элементы теоретического материала по ряду вопросов неорганической и аналитической химии, необходимых студенту при подготовке к лабораторно-практическим занятиям. Описания методик выполнения лабораторных работ, собранные в одном пособии, облегчат работу студентов и преподавателей при их выполнении.

Епифанова Н. А., Полянсков Р. А.,

Рыбкина А. А, 2012 (составление)

Оформление. Издательство

Мордовского университета, 2012

1. Основные классы неорганических соединений

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, основания, кислоты и соли.

Простые вещества

Металлы Переходные элементы Неметаллы

K, Na, Ca, Mg, Li Al, Zn, Be, Sn, Sb, Ge S, P, N₂, Cl₂

Основные оксиды Амфотерные оксиды Кислотные оксиды

MgO, CaO, Na₂O BeO, ZnO, Al₂O₃ SO₂, CO₂, SO₃

Основания Амфотерные гидроксиды Кислоты

Mg(OH)₂, Ca(OH)₂, NaOH Al(OH)₃, Zn(OH)₂ HCl, H₂SO₄, HNO₃

Основные соли Средние (нормальные) Кислые соли

CuOHCl, (CuOH)₂CO₃, AlOHF₂ KCl, Na₂SO₄ NaHSO₄, K₂HPO₄

Оксиды − сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород, находящийся в степени окисления −2. По химическим свойствам они делятся на три группы: основные, кислотные, амфотерные.

Основными называются оксиды, которым соответствуют основания. Например, MgO, CaO, Na₂O являются основными оксидами, так как им соответствуют основания: Mg(OH)₂, Ca(OH)₂, NaOH. Они взаимодействуют с кислотами: CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O.

Кислотными называются оксиды, которым соответствуют кислоты. Например, SO₂, CO₂, SO₃ − кислотные оксиды, так как им соответствуют кислоты H₂SO₃, H₂CO₃, H₂SO₄. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O.

Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, т.е. обладают двойственными свойствами:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O;

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O.

Основания (гидроксиды) – сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксильных групп. Например, NaOH, Ca(OH)₂. С точки зрения электролитической диссоциации, основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы. Например, NaOH  Na⁺ + OH⁻ .

Кислотность основания определяется числом его гидроксильных групп. Например, NaOH − однокислотное основание, Са(ОН)₂ − двухкислотное и т.д. Электролиты, которые при диссоциации одновременно образуют катионы водорода и гидроксид-ионы, называются амфотерными. Например, Zn(OH)₂, Al(OH)₃ и др. Диссоциацию амфотерного гидроксида можно выразить уравнением Zn²⁺ + 2OH⁻  Zn(OH)₂  2H⁺ + ZnO₂^2–.

Кислоты − сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. С точки зрения электролитической диссоциации кислоты − электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода, например, HCl  H⁺ + Cl⁻.

Основность кислоты определяется числом катионов водорода, которые образуются при диссоциации. Так, HCl, HNO₃ – одноосновные кислоты; H₂SO₄, H₂CO₃ – двухосновные; H₃PO₄, H₃AsO₄ – трехосновные и т.д. Различают кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄) и бескислородные кислоты (HCl, HBr, H₂S).

Соли – продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или продукты полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками.

Средние (нормальные) соли образуются при полном замещении атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками, например, Na₂SO₄, K₂CO₃, Na₃PO₄.

Кислые (гидросоли) – при неполном замещении атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла: NaHSO₄, KHCO₃, NaH₂PO₄. Такие соли образуются только многоосновными кислотами.

Основные (гидроксосоли) – при неполном замещении гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками: MgOHCl, AlOHF₂, (CuOH)₂S. Они могут быть образованы только многокислотными основаниями.

Название средних солей происходит от названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном падеже. Число анионов и катионов не указывается. Если металл проявляет различную степень окисления, то ее указывают в скобках римской цифрой. Например, KNO₃ – нитрат калия, FeSO₄ – сульфат железа (II), Al₂(SO₄)₃ – сульфат алюминия, NaCl – хлорид натрия.

Названия кислых солей образуются добавлением к аниону приставки "гидро", а если необходимо, то с соответствующими числительными: NaH₂PO₄ – дигидрофосфат натрия, Na₂HPO₄ – гидрофосфат натрия.

Названия основных солей образуются добавлением к наименованию аниона соответствующей средней соли приставки "гидроксо": AlOHSO₄ – сульфат гидроксоалюминия, Al(OH)₂Cl – хлорид дигидроксоалюминия.

Основной способ получения солей – это реакция нейтрализации, то есть взаимодействие кислоты и основания, в результате чего получается соль и вода.

HCl + NaOH = NaCl + H₂O;

Н₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O;

HCl + Ca(OH)₂ = CaOHCl + H₂O.