Сборник основных формул по химии для ВУЗов - М. Рябов

Н3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

Н3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

Са3(PO4)2 + 2H2SO4 = Са(Н2PO4)2 + 2CaSO4

2Са3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 →t→ Р4 + 6CaSiO3 + 10CO

7. VIA-группа

VIA-группу образуют четыре неметалла: кислород, сера, селен, теллур, называемые халькогенами, и радиоактивный металл полоний. Атомы элементов VIA-группы имеют электронную формулу ns2np4. Для них характерны степени окисления -2, 0, +4, +6. У атома кислорода отсутствуют 2d-орбитали, поэтому его валентность равна двум. Наличие d-орбиталей у атомов других элементов позволяет им иметь валентности два, четыре или шесть.

7.1. Кислород и его соединения

Кислород – самый распространенный элемент земной коры. Кислород представляет собой газ без цвета, без вкуса, без запаха. Возможные степени окисления кислорода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства кислорода

Кислород может быть получен при сжижении и разделении воздуха.

2КMnO4 →t→ К2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 →t→ 2KCl + 3O2

(NaOH) + 2Н2O →электролиз раствора→ 2Н2 + O2

O2 + 2F2 = OF2

2Са + O2 = 2СаО

S + O2 = SO2

2С2Н2 + 5O2 = 4CO2 + 2Н2O

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

4NH3 + 3O2 = 6Н2O + 2N2

4NH3 + 5O2 →p, t, Pt→ 4NO + 6Н2O

Получение и свойства озона O3

3O2 →hv→ 2O3

O3 = O2 + О

KI + Н2O + O3 = I2 + 2KOH + O2

Свойства пероксида водорода

ВaO2 + H2SO4 = BaSO4↓ + Н2O2 (на холоду)

2Н2O2 →MnO2→ 2Н2O + O2

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Н2O2 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

2KI + H2SO4 + H2O2 = I2 + K2SO4 + 2Н2O

Н2O2 + O3 = 2O2 + Н2O

7.2. Сера и ее соединения

Характерные степени окисления серы, соответствующие им электронные формулы, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Чистая сера – хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета. Сера имеет несколько модификаций: ромбоэдрическую и призматическую, также пластическую (аморфную). Аллотропия серы обусловлена различной структурой кристаллов, построенных из восьмиатомных молекул S8. В расплаве серы существуют молекулы S8, S6, в парах серы – молекулы S6, S4, S2.

Получение и свойства серы

FeS2 →t→ FeS + S

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

S + O2 →t→ SO2

Fe + S →t→ FeS

Hg + S = HgS

S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Получение и свойства соединений серы (-2)

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

H2S ↔ H+ + HS¯ ↔ 2H+ + S2-

2H2S + O2 (недостаток) = 2S↓ + 2H2O

2H2S + 3O2 (избыток) →t→ 2SO2 + 2H2O

2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O

H2S + I2 = S↓+ 2HI

5H2S + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 5S↓ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

3H2S + 4H2SO4 + K2Cr2O7 = 3S↓ + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O

Na2S + 2H2O ↔ NaHS + NaOH

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

3Na2S + Cr2(SO4)3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↑ + 3H2S↑+ 3Na2SO4

Получение и свойства соединений серы (+4)

S + О2 →t→ SO2

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

SO2 + Н2O ↔ H2SO3 ↔ Н+ + HSO3¯ ↔ 2Н+ + SO32-

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2↑

SO2 + NaOH = NaHSO3

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

H2SO3 + 2H2S = 3S↓ + 3H2O

2SO2 + O2 →p, t, Pt → 2SO3

H2SO3 + Cl2 + H2O = H2SO4 + 2HCl

5SO2 + 2H2O + 2KMnO4 = 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4

Получение и свойства соединений серы (+6)

4FeS2 + 11O2 →t→ 2Fe2O3 + 8SO2

2SO2 + O2 →p, t, V2O5→ 2SO3

H2O + SO3 = H2SO4

H2SO4 + SO3 = H2SO4  • SO3 = H2S2O7 (олеум)

H2S2O7 + H2O = 2H2SO4

Fe + H2SO4 (разб.) = FeSO4 + H2

Cu + H2SO4 (разб.) ≠

H2SO4(конц.) + H2O = H2SO4  • H2O + Q

Концентрированная серная кислота пассивирует на холоду Al, Fe, Cr.

2Fe + 6H2SO4 (конц.) →t→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6Н2O

Cu + 2H2SO4 (конц.) →t→ CuSO4 + SO2 + 2Н2O

3Zn + 4H2SO4 (конц.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 (конц.) = 4CaSO4 + H2S + 4H2O

2H2SO4 (конц.) + S →t→ 3SO2 + H2O

2H2SO4 (конц.) + С →t→ 2SO2 + CO2 + 2H2O

8. VIIA-группa

Атомы галогенов, образующих VIIA-группу, имеют электронную конфигурацию ns2np5. Все галогены являются активными неметаллами, окислителями. Их активность уменьшается в ряду F > Cl > Br > I > At. Характерные степени окисления галогенов: -1, 0, +1, +3, +5, +7. Однако у фтора, наиболее активного неметалла, есть лишь степени окисления -1 и 0. F2 и Cl2 – газы, Br2 – жидкость, I2 – твердое вещество. С увеличением радиуса атомов галогенов растет объем их атомов и молекул, а также их поляризуемость. Это приводит к увеличению сил межмолекулярного взаимодействия (сил Ван дер Ваальса) и повышению температур плавления и кипения простых веществ.

HF, HCl, HBr, HI при растворении в воде образуют кислоты (HF – слабую, HCl, HBr и HI – сильные). В HF имеются сильные водородные связи. В ряду HCl – HBr – HI сила кислот несколько увеличивается в связи с увеличением поляризуемости молекул, пропорциональной их объему.

Электронная формула атома водорода 1s1. С галогенами его объединяет способность принимать один электрон и образовывать стабильную электронную оболочку 1s2. Поэтому часто водород располагают вместе с галогенами в VIIA-группе.

8.1. Водород и его соединения

Водород – наиболее распространенный элемент во Вселенной. Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Возможные степени окисления водорода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

CH4 + 2Н2O →t, катализатор→ 4Н2 + CO2

Zn + 2HCl = ZnCl2 + Н2

(NaOH) + 2Н2O →электролиз раствора→ 2Н2 + O2

Н2 + 2Na →t→ 2NaH

Н2 + Са →t→ СаН2

2Н2 + O2 = 2Н2O

Н2 + Cl2 →hv→ 2HCl

ЗН2 + N2 →t, p, катализатор→ 2NH3

NaH + Н2O = NaOH + Н2

СаН2 + 2HCl = CaCl2 + 2Н2

8.2. Вода

Молекулы воды связаны водородными связями: nH2O = (Н2O)n, поэтому вода жидкая в отличии от ее газообразных аналогов H2S, H2Se и Н2Те.

Кислород в молекуле воды находится в состоянии sp3-гибридизации, две связи О—Н и две неподеленные пары кислорода располагаются тетраэдрически, угол между связями О—Н равен 104,5°, поэтому молекула воды полярная. Вода является хорошим растворителем для веществ с ионными или полярными связями.

2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2

Fe + 4Н2O →t→ Fe3O4 + 4Н2

Ag + Н2O ≠

Н2O + СаО = Са(OH)2

Н2O + Al2O3 ≠

N2O3 + Н2O = 2HNO2

2CuSO4 + 2Н2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4

H2SO4(конц.) + H2O = H2SO4  • H2O

CuSO4 + 5H2O = CuSO4 • 5H2O