Как известно из школьного курса химии, все вещества, неорганические и органические, можно классифицировать, то есть выделить группы веществ, сходные либо по свойствам, либо по строению. Признак, по которому вещества делят на группы (классы) называется классификационным признаком. Так, основываясь на составе, можно разделить вещества на простые и сложные. Простые, в свою очередь, на металлы и неметаллы, а сложные - на оксиды, основания, кислоты, соли и др.

Возможна также классификация соединений по другим классификационным признакам.

Например, оксиды, на основании проявляемых ими кислотно-основных свойств, можно разделить на следующие классы:

основные оксиды CaO, MgO, Li₂O
амфотерные оксиды Al₂O₃, ZnO, Cr₂O₃, PbO
кислотные оксиды СО₂, SO₃, Mn₂O₇, P₂O₅
несолеобразующие (индифферентные) CO, NO, N₂O,WO₂, TiO

На основании того же классификационного признака (кислотно-основных свойств) можно разделить и гидроксиды:

основания Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, LiOH, Cu(OH)₂
амфотерные гидроксиды Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃
кислоты H₂SO₄, H₃PO₄, HMnO₄

Кроме того, те же оксиды можно классифицировать по их окислительно-восстановительным свойствам, агрегатному состоянию и т.д.

Рис 1.1. Связь между основными классами неорганических соединений

На схеме (рис. 1.1.) представлена связь между основными классами неорганических соединений. Данная схема позволяет предложить пути получения одних классов соединений из других и оценить возможность их взаимодействия друг с другом.

Из рис.1.1 видно, что получить из металла соль (например Mg₃(PO₄)₂) можно по схеме 1 2 5 (Mg MgO Mg(OH)₂ Mg₃(PO₄)₂), или по схеме 1 4 (Mg MgO Mg₃(PO₄)₂), или 3 (Mg Mg₃(PO₄)₂).

Получить из неметалла соль (например Na₂SO₃) можно по схеме 9 10 8 (S SO₂ H₂SO₃ Na₂SO₃) или по пути 9 7 (S SO₂ Na₂SO₃) или 6 (S Na₂SO₃).

Представленные на схеме переходы возможны не во всех случаях. Так, переход оксид гидроксид возможен только для щелочных, щелочноземельных, редкоземельных металлов и магния. Переход гидроксид оксид возможен для большинства металлов (за исключением щелочных). Для щелочноземельных металлов, например, кальция, осуществимы оба перехода.

Не всегда можно получить и кислоту (например, кремниевую) из соответствующего ей оксида (SiO₂).

1. Предложите классификацию солей по какому-либо классификационному признаку.
2. Классифицируйте указанные на схеме (рис. 1.1) переходы на переходы:
1. с изменением степени окисления;
2. без изменения степени окисления веществ.
3. Для простых веществ лития и фосфора напишите уравнения реакции, соответствующие всем превращениям, изображенным на схеме.
4. Какие классы соединений, указанные в классификации оксидов и гидроксидов по кислотно-основным свойствам, отсутствуют на схеме (рис.1.1)? Укажите эти классы. Изобразите схему связи между основными классами неорганических соединений, с учетом этих классов.

1.2. Работа 1. Получение сложных веществ из простых
1.2.1. Цель работы
Получить сложные вещества исходя из простых (гидрокарбонат кальция и сульфит кальция из кальция, угольную кислоту, из угля и сернистую кислоту из серы)

1.2.2. Реактивы
Уголь, сера, известковая вода, металлический кальций, раствор универсального индикатора. 1.2.3. Оборудование
Тигель или фарфоровая чашка, горелка, защитные очки, аппарат Киппа, заправленный на получение углекислого газа, стаканы на 50-100 мл (2 шт), установка для фильтрования, фильтры бумажные, ложка для сжигания, корковая пробка, колба коническая на 250 мл, пипетки.

1.2.4. Порядок выполнения эксперимента
Опыт 1. Получение угольной кислоты и гидрокарбоната кальция из угля

Налейте в коническую колбу на 250 мл 10–15 мл дистиллированной воды.

Воткните ручку ложки для сжигания в корковую пробку, диаметр которой больше диаметра горла колбы, используемой в опыте. Отрегулируйте длину ложки так, чтобы при закрывании колбы пробкой, она не доходила до дна колбы примерно на 2-3 см.
В ложку поместите кусочек угля. Подожгите уголь пламенем горелки и быстро опустите ложку в колбу.
После окончания горения взболтайте содержимое колбы.
Оцените рН полученного раствора с помощью универсального индикатора (добавьте две капли).
Добавьте в колбу 10-15 мл насыщенный раствор гидроксида кальция (известковой воды). Половину образовавшегося мутного раствора отлейте в стакан и пропускайте в него углекислый газ из аппарата Киппа до исчезновения осадка. Полученный прозрачный раствор нагрейте до кипения.

Опыт 2. Получение сернистой кислоты исходя из серы

Налейте в коническую колбу на 250 мл 10-15 мл дистиллированной воды.
Воткните ручку ложки для сжигания в корковую пробку, диаметр которой больше диаметра горла колбы. Отрегулируйте длину ручки так, чтобы при закрывании колбы пробкой ложка не доходила до ее дна примерно на 2-3 см.
В ложку поместите кусочек серы. Подожгите серу пламенем горелки и быстро опустите ложку в колбу. После окончания горения взболтайте содержимое колбы.
Оцените рН полученного раствора с помощью универсального индикатора. (добавьте две капли)

Опыт 3. Получение гидрокарбоната кальция исходя из кальция
Данный опыт следует проводить в защитных очках.
Кусочек металлического кальция (размером с фасолину) поместите в тигель или фарфоровую чашку и нагрейте в пламени горелки до воспламенения кальция. Уберите горелку. Отметьте цвет пламени.
К полученному продукту (после охлаждения) добавьте воды (1-2 мл). Опишите свои наблюдения.
Перенесите полученный продукт в стакан или пробирку. (Можно переносить с помощью шпателя, можно - смывая водой). Добавьте еще 5-10 мл воды и 1-2 капли универсального индикатора. Сделайте вывод о растворимости и кислотно-основных свойствах полученного соединения.
Дайте смеси отстояться и слейте с осадка 10-15 мл раствора в другой стакан или колбу объемом 50-100 мл.
Пропустите в раствор ток углекислого газа из аппарата Киппа до помутнения раствора. Каков состав осадка?
Продолжите пропускание углекислого газа до исчезновения осадка. Полученный прозрачный раствор нагрейте до кипения.

Опыт 4. Получение сульфита кальция исходя из кальция
Данный опыт следует проводить в защитных очках.
Кусочек металлического кальция (размером с фасолину) поместите в тигель или фарфоровую чашку и нагрейте в пламени горелки до воспламенения кальция. Уберите горелку. Отметьте цвет пламени.
К полученному продукту (после охлаждения) добавьте воды (1-2 мл). Опишите свои наблюдения.
Перенесите полученный продукт в стакан или пробирку. (Можно переносить с помощью шпателя, можно - смывая водой). Добавьте еще 5-10 мл воды и 1-2 капли универсального индикатора. Сделайте вывод о растворимости и кислотно-основных свойствах полученного соединения.
После того, как смесь отстоится, перенесите 10-15 мл раствора в колбу объемом 200-250 мл.
Воткните ручку ложки для сжигания в корковую пробку, диаметр которой больше диаметра горла колбы и отрегулируйте ее длину так, чтобы при закрывании пробки ложка не касалась раствора в колбе. В ложку поместите кусочек серы. Подожгите серу пламенем горелки и быстро опустите ложку в колбу. Отметьте цвет пламени серы. После окончания горения взболтайте содержимое колбы и сделайте вывод о растворимости продукта.

1. Описание наблюдений
2. Уравнения всех проведенных реакций.
3. Ответы на вопросы к опытам 1-4

1.3. Работа 2. Получение, свойства и взаимопревращения оксидов и гидроксидов
1.3.1. Цель работы
Изучить свойства и взаимопревращения оксидов и гидроксидов.

1.3.2. Реактивы
Растворы NaOH (1 М), HCl (0,1, 1 М), NH₃aq (2  М), раствор универсального индикатора, растворы солей Al³⁺, Fe³⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ (1 М); Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, CuO, ZnO.

1.3.3. Оборудование
Горелка, пробиркодержатель, пробирки

Опыт 5. Получение и свойства гидроксида и оксида меди (II)
В пробирку налейте 1-2 мл 1 М раствора соли меди.
По каплям добавляйте 1 М гидроксид натрия до выпадения осадка.
Взболтайте содержимое пробирки и его половину перенесите в другую пробирку. Одну из пробирок закрепите в держателе и нагрейте до изменения окраски.
После того, как пробирка остынет, в обе пробирки по каплям прилейте 1 М раствор соляной кислоты.

Опыт 6. Получение и свойства амфотерного гидроксида
Возьмите две пробирки.

В первую налейте 2-3 мл 1 М раствора соли алюминия и прибавляйте по каплям 1 М раствор гидроксида натрия до выпадения осадка и его последующего растворения. Отметьте, сколько капель раствора гидроксида натрия было затрачено.
К полученному раствору прибавьте несколько капель 0,1 М соляной кислоты до выпадения осадка. Объясните наблюдаемое явление.
Во вторую пробирку налейте столько капель 1 М раствора гидроксида натрия, сколько было добавлено в первую пробирку. Прибавьте к этому раствору по каплям до выпадения осадка раствор соли алюминия (1 М). Испытайте полученный осадок на растворимость в кислоте и щелочи.

Опыт 7. Взаимопревращения оксидов и гидроксидов

7.1. Получение оксида из гидроксида.
Из предложенного списка растворов солей (алюминия, железа (III), кальция, меди (II), магния, цинка) выберите один, из которого можно получить оксид по схеме: 5 2. Обоснуйте свой выбор.
Получите из раствора соли гидроксид. Затем получите из этого гидроксида оксид.

7.2. Получение гидроксида из оксида
Из оксидов (алюминия, железа (III), кальция, меди (II), магния, цинка) выберите один, из которого можно получить гидроксид. Обоснуйте свой выбор.
Из выбранного Вами оксида получите гидроксид. С помощью индикатора докажите, что полученное вещество является основным гидроксидом.

1. Описание наблюдений
2. Уравнения всех проведенных реакций.
3. Ответы на вопросы к опытам

1. Какова масса карбоната кальция, которую можно получить по пути, предложенному в опыте 1 из 4 г кальция. Потери веществ на каждой стадии эксперимента составляли 20%?
2. Какова масса сульфита кальция, которую можно получить по пути, предложенному в опыте 2 из 4 г кальция, если потери веществ на каждой стадии эксперимента составляли 10%?
3. Реакцию взаимодействия хлорида цинка с гидроксидом натрия можно провести двумя путями:
1. приливая к раствору ZnCl₂ раствор NaOH,
2. приливая к раствору NaOH раствор ZnCl₂

Одинаковые или разные конечные продукты будут получены? Напишите соответствующие реакции.

4. Гидроксокарбонат меди (1 г) растворили в соляной кислоте. Затем к раствору прибавили избыток гидроксида калия. Полученный осадок нагрели. Какой продукт был получен? Какова его масса?