Номер 7, страница 11 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Составьте в электронном виде обобщённую схему классификации веществ по составу, объединив схемы 2—3. Распечатайте полученную схему. Используйте схему для определения принадлежности веществ к тому или иному классу.

Составьте в электронном виде обобщённую схему классификации веществ по составу.

Решение:

Обобщённая схема классификации веществ по составу представлена в виде иерархического списка.

• Вещества
  • Простые вещества (состоят из атомов одного химического элемента)
    • Металлы: обладают характерными металлическими свойствами (тепло- и электропроводность, ковкость, металлический блеск). Примеры: железо $Fe$, медь $Cu$, натрий $Na$, алюминий $Al$.
    • Неметаллы: не обладают типичными металлическими свойствами. Примеры: сера $S$, кислород $O_2$, углерод $C$, хлор $Cl_2$.
  • Сложные вещества (состоят из атомов двух или более химических элементов)
    • Неорганические вещества
      • Оксиды — соединения элементов с кислородом в степени окисления -2 ($Э_xO_y$).
        • Основные оксиды: оксиды металлов в низких степенях окисления (+1, +2), которым соответствуют основания. Примеры: $CaO, Na_2O, CuO$.
        • Кислотные оксиды: оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления (+4 и выше), которым соответствуют кислоты. Примеры: $SO_3, P_2O_5, Mn_2O_7$.
        • Амфотерные оксиды: оксиды металлов в промежуточных степенях окисления (+3, +4, реже +2), проявляющие двойственные свойства. Примеры: $Al_2O_3, ZnO, BeO$.
        • Несолеобразующие (безразличные) оксиды: оксиды неметаллов, не образующие солей. Примеры: $CO, NO, N_2O$.
      • Основания — сложные вещества, состоящие из катионов металла (или иона аммония $NH_4^+$) и гидроксид-анионов $OH^-$. Общая формула $Me(OH)_n$.
        • Растворимые (щёлочи): гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов. Примеры: $NaOH, KOH, Ba(OH)_2$.
        • Нерастворимые: гидроксиды большинства других металлов. Примеры: $Cu(OH)_2, Fe(OH)_3, Mg(OH)_2$.
        • Амфотерные гидроксиды: проявляют и кислотные, и основные свойства. Примеры: $Al(OH)_3, Zn(OH)_2$.
      • Кислоты — сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотного остатка. Общая формула $H_nA$.
        • По наличию кислорода:
          • Кислородсодержащие: Примеры: $H_2SO_4, HNO_3, H_3PO_4$.
          • Бескислородные: Примеры: $HCl, HBr, H_2S$.
        • По основности (числу атомов H):
          • Одноосновные: Примеры: $HCl, HNO_3$.
          • Двухосновные: Примеры: $H_2SO_4, H_2S$.
          • Трёхосновные: Примеры: $H_3PO_4$.
      • Соли — сложные вещества, состоящие из катионов металла (или иона аммония $NH_4^+$) и анионов кислотного остатка. Общая формула $Me_nA_m$.
        • Средние (нормальные): продукты полного замещения атомов H в кислоте на металл и групп OH в основании на кислотный остаток. Примеры: $NaCl, K_2SO_4, Fe_2(SO_4)_3$.
        • Кислые: продукты неполного замещения атомов H в многоосновной кислоте. Примеры: $NaHCO_3, KHSO_4, Ca(H_2PO_4)_2$.
        • Основные: продукты неполного замещения гидроксогрупп в многокислотном основании. Примеры: $Mg(OH)Cl, (CuOH)_2CO_3$.
        • Двойные: содержат два разных катиона. Примеры: $KAl(SO_4)_2$.
        • Комплексные: содержат комплексный ион. Примеры: $K_3[Fe(CN)_6], [Cu(NH_3)_4]SO_4$.
    • Органические вещества — класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением простейших).
      • Примеры: углеводороды ($CH_4$), спирты ($C_2H_5OH$), карбоновые кислоты ($CH_3COOH$) и др.

Ответ: Обобщённая схема классификации веществ по составу представлена выше в виде иерархической структуры, разделяющей вещества на простые и сложные, а сложные, в свою очередь, на неорганические и органические с их основными классами.

Используйте схему для определения принадлежности веществ к тому или иному классу.

Решение:

Продемонстрируем использование схемы на нескольких примерах.

Пример 1: Определить класс вещества $Ca(OH)_2$

1. Анализируем состав: вещество состоит из атомов трёх элементов ($Ca, O, H$). Следовательно, это сложное вещество.
2. В состав вещества не входит углерод как основа скелета молекулы, значит, это неорганическое вещество.
3. Вещество состоит из катиона металла ($Ca^{2+}$) и двух гидроксогрупп ($OH^-$). По определению, это основание.
4. Гидроксид кальция является растворимым в воде основанием (щёлочью).

Вывод: $Ca(OH)_2$ — сложное неорганическое вещество, основание (щёлочь).

Пример 2: Определить класс вещества $KHCO_3$

1. Анализируем состав: вещество состоит из атомов четырёх элементов ($K, H, C, O$). Следовательно, это сложное вещество.
2. Хотя в составе есть углерод, это соль угольной кислоты ($H_2CO_3$), поэтому вещество относится к неорганическим.
3. Состав вещества ($K^+$, $HCO_3^-$) указывает на то, что это соль, так как она состоит из катиона металла и аниона кислотного остатка.
4. Анион кислотного остатка $HCO_3^-$ образован из двухосновной кислоты ($H_2CO_3$) путём неполного замещения атомов водорода. Следовательно, это кислая соль.

Вывод: $KHCO_3$ — сложное неорганическое вещество, кислая соль.

Пример 3: Определить класс вещества $N_2$

1. Анализируем состав: вещество состоит из атомов только одного элемента — азота ($N$). Следовательно, это простое вещество.
2. Азот не обладает свойствами металлов. Следовательно, это неметалл.

Вывод: $N_2$ — простое вещество, неметалл.

Ответ: Схема была успешно применена для классификации различных веществ: $Ca(OH)_2$ определен как основание (щёлочь), $KHCO_3$ — как кислая соль, а $N_2$ — как простое вещество (неметалл). Это демонстрирует практическую пользу схемы для систематизации химических знаний.