Сборник основных формул по химии для ВУЗов

Элементы IIА-группы – менее активные восстановители, чем щелочные металлы. Их восстановительные свойства увеличиваются от бериллия к радию. Кислород воздуха окисляет Са, Sr, Ba, Ra при обычной температуре. Mg и Be покрыты оксидными пленками и окисляются кислородом только при нагревании:

CaCl₂  →электролиз расплава→ Са + Cl₂

2Са + O₂ →t→ 2СаО

2Mg + O₂ →t→ 2MgO

Са + Cl₂ = CaCl₂

Са + Н₂ →t→ СаН₂

Са + 2С →t→ СаС₂

Са + 2Н₂O = Са(OH)₂ + H₂↑

Mg + 2Н₂O(хол.) ≠

Mg + 2Н₂O(гор.) →t→ Mg(OH)₂ + H₂↑

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

4Mg + 10HNO₃(pазб.) = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

3.2. Получение и химические свойства соединений

Оксиды

Оксид бериллия – амфотерный оксид. Оксид магния – нерастворимый основный оксид. Оксид кальция – растворимый основный оксид.

CaCO₃ →t→ СаО + CO₂

2Са + O₂ →t→ 2СаО

ВеО + Н₂O ≠

ВеО + 2HCl = ВeCl₂ + Н₂O

ВеО + 2NaOH →t→ Na₂BeO₂ + Н₂O

MgO + Н₂O ≠

MgO + 2HCl = MgCl₂ + Н₂O

MgO + NaOH ≠

СаО + Н₂O = Са(OH)₂

СаО + CO₂ = CaCO₃

СаО + 2HCl = CaCl₂ + Н₂O

Гидроксиды

Гидроксид бериллия – амфотерное основание. Гидроксид магния – нерастворимое основание. Гидроксиды щелочноземельных металлов – щелочи.

Ве(OH)₂↓ + 2HCl = ВeCl₂ + 2Н₂O

Ве(OH)₂↓ + 2NaOH = Na₂[Be(OH)₄]

Ве(OH)₂ →t→ ВеО + Н₂O

Mg(OH)₂↓+ 2HCl = MgCl₂ + 2Н₂O

Mg(OH)₂↓ + NaOH ≠

Mg(OH)₂ →t→ MgO + H₂O

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + CO₂ = BaCO₃↓ + H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O

Гидриды

Имеют восстановительные свойства.

СаН₂ + 2Н₂O = Са(OH)₂ + 2Н₂

СаН₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2Н₂

Пероксиды

ВaO₂ + 2Н₂O = Ва(OH)₂ + Н₂O₂

ВaO₂ + 2HCl = ВaCl₂ + Н₂O₂

2ВaO₂ + 2CO₂ = 2ВaCO₃ + O₂

Соли

Содержание ионов Са²⁺ и Mg²⁺ обуславливает жесткость воды: временную, если есть гидрокарбонаты Са и Mg, и постоянную, если в воде есть хлориды или сульфаты Са и Mg.

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl

Са(HCO₃)₂ + Са(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2Н₂O

Са(HCO₃)₂ →t→ CaCO₃↓ + Н₂O + CO₂↑

CaCO₃↓ + H₂O + CO₂ = Са(HCO₃)₂

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + Н₂O + CO₂↑

4. IIIА-группа

Элементы IIIА-группы имеют электронную формулу ns²np¹. Они являются значительно менее активными восстановителями, чем щелочноземельные металлы. Для них характерна степень окисления +3 и валентность III. В группе сверху вниз возрастают металлические свойства элементов, увеличиваются восстановительные свойства их атомов. Увеличиваются основные свойства гидроксидов и уменьшаются их кислотные свойства.

Соединения Тl³⁺ являются сильными окислителями и восстанавливаются до соединений Тl⁺.

4.1. Химические свойства бора и его соединений

4В + 3O₂ →t→ 2В₂O₃

В₂O₃ + ЗН₂O = 2Н₃ВO₃

Н₃ВO₃ →t→ HBO₂ →t→ Н₂В₄O₇ →t→ В₂O₃

4Н₃ВO₃ + 2NaOH = Na₂B₄O₇ + 7H₂O

Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + 5H₂O = Na₂SO₄ + 4Н₃ВO₃

B(OH)₃ + 3C₂H₅OH →H₂SO₄(конц.)→ B(OC₂H₅)₃ + 3H₂O

4.2. Химические свойства алюминия и его соединений

2Al₂O₃ →электролиз расплава→ 4Al + 3O₂

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (металл покрыт оксидной пленкой)

2Al + 6Н₂O = 2Al(OH)₃ + ЗН₂ (без оксидной пленки)

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + ЗН₂

2Al + 2NaOH + 6Н₂O = 2Na[Al(OH)₄] + ЗН₂

8Al + 3Fe₃O₄ →t→ 9Fe + 4Al₂O₃

Оксид алюминия – амфотерный оксид

Al₂O₃ + Н₂O ≠

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + ЗН₂O

Al₂O₃ + 2NaOH →t→ 2NaAlO₂ + Н₂O

Гидроксид алюминия – амфотерный гидроксид.

AlCl₃ + 3NH₄OH = Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Al(OH)₃↓ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃↓ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

2Al(OH)₃ →t→ Al₂O₃ + 3H₂O

Соли алюминия гидролизуются. Некоторые из них (Al₂S₃, Al₂(CO₃)₃) полностью разлагаются водой.

Al₂S₃ + 6Н₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Al₂(CO₃)₃ + ЗН₂O = 2Al(OH)₃↓+ 3CO₂↑

5. IVA-группа

Элементы IVA-группы имеют электронную формулу ns²np². Углерод и кремний являются неметаллами, германий, олово, свинец – металлами. Для элементов характерны степени окисления +4, +2, 0, -4 и валентность IV. В возбужденном состоянии атомы имеют конфигурацию ns¹np^s, в этом состоянии для них характерна sp³-гибридизация.

5.1. Свойства углерода и его соединений

Характерные степени окисления углерода, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Свойства углерода

2С + O₂(недостаток) →t→ 2CO

С + O₂(избыток) →t→ CO₂

С + CO₂ →t→ 2CO

С + CuO →t→ Cu + CO

4С + Fe₃O₄ →t→ 3Fe + 4CO

ЗС + СаО →t→ СаС₂ + CO

2С + Са →t→ СаС₂

ЗС + 4Al →t→ Al₄С₃

С + 4НNO₃(конц.) →t→ CO₂ + 4NO₂ + 2Н₂O

Свойства оксида углерода (II) – угарного газа

2CO + O₂ →t→ 2CO₂

ЗCO + Fe₂O₃ →t→ 2Fe + ЗCO₂

CO + CuO →t→ Cu + CO₂

CO + H₂O →t, катализатор→ CO₂ + Н₂

CO + NaOH →t, p→ HCOONa

Свойства оксида углерода(IV) – углекислого газа

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + Н₂O + CO₂↑

CaCO₃ →t→ СаО + CO₂

CO₂ + Н₂O ↔ Н₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃¯ ↔ 2Н⁺ + CO₃^2-

CO₂ + Са(OH)₂ = CaCO₃↓ + Н₂O