Структурные формулы веществ

Структурные формулы веществ составляются по их валентностям. При их составлении можно использовать следующие правила:

1) Одинаковые атомы друг с другом не соединяются (за редким исключением, например, Н–О–О–Н);

2) Если в молекуле есть водород и кислород, то они образуют гидроксидную группу ─ ОН;

3) Число связей каждого атома в молекуле равно его валентности.

Из этих правил есть исключения, но в большинстве неорганических соединениях они соблюдаются.

Структурные формулы оксидов. Валентность кислорода в оксидах равна 2, поэтому у каждого атома кислорода должно быть две химические связи. Например:

Структурные формулы оснований. Основания представляют собой катион, которым чаще всего является металл, к которому присоединены группы ─ ОН.

Например:

Стркутурные формулы кислот. В кислородсодержащих кислотах водород образует с кислородом группу ─ОН, которая соединяется с неметаллом, другие атомы кислорода присоединяются к неметаллу двойными связями. Например:

В бескислородных кислотах атом водорода присоединяется к неметаллу. Например, H₂S H–S–H HCl H–Cl

Структурные формулы солей. В солях катионы металлов присоединяются к анионом кислоты вместо водорода. В кислых солях водород присоединяется к кислороду, а в основных солях гидрокид-анион ОН^- соединен с металлом. Примеры:

Задача 1. Напишите уравнение реакции получения вещества С из исходных веществ А и В, расставьте коэффициенты. Составьте графические формулы веществ А, В и С, напишите к какому классу соединений они относятся.

Рассчитайте массу вещества А и объем вещества В, которые необходимы для получения данного количества вещества С.

	Вещество А	Вещество В	Вещество С	Количество вещества С, моль
а	CaCO3	HCl (газ)	CaCl2	0,25
б	H2CrO4	NH3 (газ)	(NH4)2CrO4	1,5

а) Уравнение реакции: CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

Графические формулы веществ:

соль

кислота

соль

Масса (m) вещества А:

По уравнению реакции n(CaCO₃) = n(CaСl₂) = 0,25 моль

Молярная масса (М) CaCO₃:

М = Ar(Ca) + Ar(C) + 3∙Ar(O) = 40 + 12 + 3∙16 = 100 г/моль

(Ar – атомные массы элементов приведены в таблице Менделеева).

m(CaCO₃) = n ∙ M = 0,25 моль ∙ 100 г/моль = 25 г.

Объем (V) вещества В:

По уравнению реакции n(HCl) =2∙ n(CaСl₂) = 2 ∙ 0,25 моль = 0,5 моль

1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) занимает объем 22,4 л. Эта величина называется молярным объемом газов (V_M). Нормальными условиями (н.у.) считают температуру 0 ^оС (273 K) и давление 1 атм (760 мм рт. ст. или 101 325 Па.

V(HCl) = n ∙V_M = 0,5 моль∙ 22,4л = 11,2 л

б) Уравнение реакции: H₂CrO₄ + 2 NH₃ → ( NH₄)₂CrO₄

Графические формулы веществ:

кислота

основание

* соль

٭ Вещество С представляет собой сложное ионное соединение, в котором два катиона NH₄⁺ соединены с анионом CrO₄^2- за счет сил электростатического притяжения. В данном случае нужно изобразить структурные формулы ионов и обозначить связь между ними пунктирной линией.

Масса (m) вещества А:

По уравнению реакции n(H₂CrO₄) = n((NH₄)₂CrO₄) = 1,5 моль

Молярная масса (М) H₂CrO₄:

М = 2 ∙Ar(H) + Ar(Cr) + 4∙Ar(O) = 2 ∙1 + 52 + 4∙16 = 118 г/моль

(Ar – атомные массы элементов приведены в таблице Менделеева).

m(H₂CrO₄) = n ∙ M = 1,5 моль ∙ 118 г/моль = 177 г.

Объем (V) вещества В:

По уравнению реакции n(NH₃) =2∙ n((NH₄)₂CrO₄) = 2 ∙ 1,5 моль = 3 моль

V(HCl) = n ∙V_M = 3 моль∙ 22,4л = 67,2 л

Задача 2. Напишите уравнения всех возможных реакций между веществами А, В, С и D. Укажите названия веществ (исходных и полученных) и классы, к которым они относятся.

Вещество А	Вещество В	Вещество С	Вещество D
Zn	CuCl2	HCl	KOH

Zn – цинк, амфотерный металл

CuCl₂ – хлорид меди(II), средняя соль

HCl – хлороводород, кислота

KOH – гидроксид калия, основание

Для данных веществ возможны следующие реакции (в скобках приведены названия получающихся веществ и классы, к которым они относятся):

1) Zn + CuCl₂ → Cu + ZnCl₂ (медь, металл и хлорид цинка, средняя соль)

2) Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + 2 H₂ (хлорид цинка, средняя соль и водород, неметалл)

3) Zn + 2 KOH + H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂ (тетрагидроксоцинкат калия, комплексная

соль и водород,неметалл)

4) СuCl₂ + KOH → CuOHCl + KCl (гидроксохлорид меди, основная соль и хлорид калия,

средняя соль)

5) СuCl₂ + 2 KOH → Cu(OH)₂ + 2KCl (гидроксид меди(II), основание и хлорид калия,

средняя соль)

6) HCl + KOH → KCl + H₂O (хлорид калия, средняя соль и вода)

Задача 3. С каким из заданных веществ – H₂O, HCl, H₂SO₄, NaOH, KOH, SO₃, CO₂, CaO, Na₂O будет реагировать вещество Х? Напишите уравнения всех реакций и названия полученных веществ.

Вещество Х

а) Ca(OH)2

б) SO3

а) Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O (хлорид кальция и вода)

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2H₂O (сульфат кальция и вода)

Ca(OH)₂ + SO₃ → CaSO₄ + H₂O (сульфат кальция и вода)

Ca(OH)₂ + СO₂ → CaСO₃ + H₂O (карбонат кальция и вода)

б) SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (cерная кислота)

SO₃ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + H₂O (сульфат натрия и вода)

SO₃ + 2 КOH → К₂SO₄ + H₂O (сульфат калия и вода)

SO₃ + CaO → CaSO₄ (сульфат кальция)

SO₃ + Na₂O → Na₂SO₄ (сульфат натрия)