Твердые оксиды примеры. Химические свойства основных классов неорганических соединений
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Оксиды – класс неорганических соединений, представляют собой соединения химического элемента с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления «-2».
Исключение дифторид кислорода (OF 2), поскольку электроотрицательность фтора выше, чем у кислорода и фтор всегда проявляет степень окисления «-1».
Оксиды, в зависимости от проявляемых ими химических свойств подразделяют на два класса – солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие оксиды имеют внутреннюю классификацию. Среди них выделяют кислотные, основные и амфотерные оксиды.
Химические свойства несолеобразующих оксидов
Несолеобразующие оксиды не проявляют ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств, не образуют соли. К несолеобразующим оксидам относятся оксиды азота (I) и (II) (N 2 O, NO), оксид углерода (II) (CO), оксид кремния (II) SiO и др.
Несмотря на то, что несолеобразующие оксиды не способны к образованию солей при взаимодействии оксида углерода (II) с гидроксидом натрия образуется органическая соль – формиат натрия (соль муравьиной кислоты):
CO + NaOH = HCOONa.
При взаимодействии несолеобразующих оксидов с кислородом получают высшие оксиды элементов:
2CO + O 2 = 2CO 2 ;
2NO + O 2 = 2NO 2 .
Химические свойства солеобразующих оксидов
Среди солеобразующих оксидов различают основные, кислотные и амфотерные оксиды, первые из которых при взаимодействии с водой образуют основания (гидроксиды), вторые – кислоты, а третьи – проявляют свойства как кислотных, так и основных оксидов.
Основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований:
CaO + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 ;
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH.
При взаимодействии основных оксидов с кислотными или амфотерными оксидами получаются соли:
CaO + SiO 2 = CaSiO 3 ;
CaO + Mn 2 O 7 = Ca(MnO 4) 2 ;
CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2 .
Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием солей и воды:
CaO + H 2 SO 4 = CaSO 4 + H 2 O;
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.
При взаимодействии основных оксидов, образованных металлами, стоящими в ряду активности после алюминия, с водородом, происходит восстановление металлов, входящих в оксида:
CuO + H 2 = Cu + H 2 O.
Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот:
P 2 O 5 + H 2 O = HPO 3 (метафосфорная кислота);
HPO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 (ортофосфорная кислота);
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 .
Некоторые кислотные оксиды, например, оксид кремния (IV) (SiO 2), не вступают в реакцию взаимодействия с водой, поэтому, соответствующие этим оксидам кислоты получают косвенным путем.
При взаимодействии кислотных оксидов с основными или амфотерными оксидами получаются соли:
P 2 O 5 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 ;
CO 2 + CaO = CaCO 3 ;
P 2 O 5 +Al 2 O 3 = 2AlPO 4 .
Кислотные оксиды реагируют с основаниями с образованием солей и воды:
P 2 O 5 + 6NaOH = 3Na 3 PO 4 + 3H 2 O;
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотными и основными оксидами (см. выше), а также с кислотами и основаниями:
Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O;
Al 2 O 3 + NaOH + 3H 2 O = 2Na;
ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2KOH + H 2 O = K 2 4
ZnO + 2KOH = K 2 ZnO 2 .
Физические свойства оксидов
Большинство оксидов – твердые вещества при комнатной температуре (CuO – порошок черного цвета, CaO – белое кристаллическое вещество, Cr 2 O 3 – порошок зеленого цвета и т.д.). Некоторые оксиды представляют собой жидкости (вода – оксид водорода – бесцветная жидкость, Cl 2 O 7 – бесцветная жидкость) или газы (CO 2 – газ без цвета, NO 2 – газ бурого цвета). Строение оксидов также различно, чаще всего молекулярное или ионное.
Получение оксидов
Практически все оксиды можно получить по реакции взаимодействия конкретного элемента с кислородом, например:
2Cu + O 2 = 2CuO.
К образованию оксидов также приводит термическое разложение солей, оснований и кислот:
CaCO 3 = CaO + CO 2 ;
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O;
4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.
Среди других способов получения оксидов выделяют обжиг бинарных соединений, например, сульфидов, окисление высших оксидов до низших, восстановление низших оксидов до высших, взаимодействие металлов с водой при высокой температуре и др.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | При электролизе 40 моль воды выделилось 620 г кислорода. Определите выход кислорода. |
| Решение |
Выход продукта реакции определяется по формуле:
η = m pr / m theor × 100%. Практическая масса кислорода – масса, указанная в условии задачи – 620 г. Теоретическая масса продукта реакции – масса, рассчитанная по уравнению реакции. Запишем уравнение реакции разложения воды под действием электрического тока: 2H 2 O = 2H 2 + O 2 . Согласно уравнению реакции n(H 2 O):n(O 2) = 2:1, следовательно n(O 2) = 1/2×n(H 2 O) = 20 моль. Тогда, теоретическая масса кислорода будет равна: |
Подробно про оксиды, их классификацию и способы получения можно прочитать .
1. Взаимодействие с водой. С водой способны реагировать только основные оксиды, которым соответствуют растворимые гидроксиды (щелочи). Щелочи образуют щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий и цезий) и щелочно-земельные (кальций, стронций, барий). Оксиды остальных металлов с водой химически не реагируют. Оксид магния реагирует с водой при кипячении.
CaO + H 2 O → Ca(OH) 2
CuO + H 2 O ≠
2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. При взаимодействии основным оксидов с кислотами образуется соль этой кислоты и вода. При взаимодействии основного оксида и кислотного образуется соль:
основный оксид + кислота = соль + вода
основный оксид + кислотный оксид = соль
При взаимодействии основных оксидов с кислотами и их оксидами работает правило:
Хотя бы одному из реагентов должен соответствовать сильный гидроксид (щелочь или сильная кислота) .
Иными словами, основные оксиды, которым соответствуют щелочи, реагируют со всеми кислотными оксидами и их кислотами. Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые гидроксиды, реагируют только с сильными кислотами и их оксидами (N 2 O 5 , NO 2 , SO 3 и т.д.).
3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами.
При взаимодействии основных оксидов с амфотерными образуются соли:
основный оксид + амфотерный оксид = соль
С амфотерными оксидами при сплавлении взаимодействуют только основные оксиды, которым соответствуют щелочи . При этом образуется соль. Металл в соли берется из более основного оксида, кислотный остаток — из более кислотного. В данном случае амфотерный оксид образует кислотный остаток.
K 2 O + Al 2 O 3 → 2KAlO 2
CuO + Al 2 O 3 ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH) 2 — нерастворимый гидроксид)
(чтобы определить кислотный остаток, к формуле амфотерного или кислотного оксида добавляем молекулу воды: Al 2 O 3 + H 2 O = H 2 Al 2 O 4 и делим получившиеся индексы пополам, если степень окисления элемента нечетная: HAlO 2 . Получается алюминат-ион AlO 2 — . Заряд иона легко определить по числу присоединенных атомов водорода — если атом водорода 1, то заряд аниона будет -1, если 2 водорода, то -2 и т.д.).
Амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются, поэтому реагировать с основными оксидами фактически не могут.
4. Взаимодействие основных оксидов с восстановителями.
Таким образом, ионы некоторых металлов — окислители (чем правее в ряду напряжений, тем сильнее). При взаимодействии с восстановителями металлы переходят в степень окисления 0.
4.1. Восстановление углем или угарным газом .
Углерод (уголь) восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности после алюминия. Реакция протекает только при нагревании.
FeO + C → Fe + CO
Угарный газ также восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные после алюминия в электрохимическом ряду:
Fe 2 O 3 + CO → Al 2 O 3 + CO 2
CuO + CO → Cu + CO 2
4.2. Восстановление водородом .
Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Реакция с водородом протекает только в жестких условиях – под давлением и при нагревании.
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
4.3. Восстановление более активными металлами (в расплаве или растворе, в зависимости от металла)
При этом более активные металлы вытесняют менее активные. То есть добавляемый к оксиду металл должен быть расположен левее в ряду активности, чем металл из оксида. Реакции, как правило, протекают при нагревании.
Например , оксид цинка взаимодействует с алюминием:
3ZnO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Zn
но не взаимодействует с медью:
ZnO + Cu ≠
Восстановление металлов из оксидов с помощью других металлов — это очень распространенный процесс. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.
Например , цезий взрывается на воздухе .
Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.
Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:
3CuO + 2Al → Al 2 O 3 + 3Cu
Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
4.4. Восстановление аммиаком.
Аммиаком можно восстанавливать только оксиды неактивных металлов. Реакция протекает только при высокой температуре.
Например , аммиак восстанавливает оксид меди (II):
3CuO + 2NH 3 → 3Cu + 3H 2 O + N 2
5. Взаимодействие основных оксидов с окислителями .
Под действием окислителей некоторые основные оксиды (в которых металлы могут повышать степень окисления, например Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ и др.) могут выступать в качестве восстановителей.
Например , оксид железа (II) можно окислить кислородом до оксида железа (III):
4FeO + O 2 → 2Fe 2 O 3
Оксиды - сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления −2).
Оксиды делят на кислотные, осно́вные, амфотерные и несолеобразующие (безразличные).
Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Кислотными свойствами обладают большинство оксидов неметаллов и оксиды металлов в высшей степени окисления, например CrO 3 .
Многие кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот. Например, оксид серы (IV), или серни́стый газ, реагирует с водой с образованием серни́стой кислоты:
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3
Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды. Например, оксид углерода (IV), или углекислый газ, реагирует с гидроксидом натрия с образованием карбоната натрия (соды):
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
Осно́вным оксидам соответствуют основания. К осно́вным относятся оксиды щелочных металлов (главная подгруппа I группы),
магния и щелочноземельных (главная подгруппа II группы, начиная с кальция), оксиды металлов побочных подгрупп в низшей степени окисления (+1 +2).
Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с водой с образованием оснований. Так, оксид кальция реагирует с водой, получается гидроксид кальция:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Оксид кальция реагирует с соляной кислотой, получается хлорид кальция:
CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O
Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами. Так, оксид цинка реагирует с соляной кислотой, получается хлорид цинка:
ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O
Оксид цинка взаимодействует и с гидроксидом натрия с образованием цинката натрия:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O
С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют. Поэтому оксидная пленка цинка и алюминия защищает эти металлы от коррозии.
Несолеобразующим (безразличным) оксидам не соответствуют гидроксиды, они не реагируют с водой. Несолеобразующие оксиды не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами. К ним относится оксид азота (II) NO.
Иногда к несолеобразующим относят угарный газ, но это неудачный пример, т.к. этот оксид реагирует с гидроксидом натрия с образованием соли:
CO + NaOH = HCOONa
(эта реакция не для запоминания! Изучается в 10–11 классах)
2. Задача. Вычисление массы продукта реакции, если известно количество вещества одного из исходных веществ.
Пример:
Сколько г хлорида цинка можно получить, имея 0,5 моль соляной кислоты?
Решение:
- Записываем уравнение реакции.
- Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением - число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
0,5 моль x моль
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
2 моль 1 моль - Составляем пропорцию:
0,5 моль - х моль
2 моль - 1 моль - Находим x:
x = 0,5 моль. 1 моль / 2 моль = 0,25 моль - Находим молярную массу хлорида цинка:
M(ZnCl 2) = 65 + 35,5 . 2 = 136 (г/моль) - Находим массу соли:
m (ZnCl 2) = M . n = 136 г/моль. 0,25 моль = 34 г
Тема урока: «Оксиды, их классификация, свойства, применение» Цель урока: познакомить обучающихся с оксидами, их составом и классификацией, рассмотреть названия оксидов, способы их получения, распространение в природе и применение. Тип урока: урок изучения и первичного закрепления знаний. Методы: беседа, устный опрос, организация упражнений по применению знаний (групповая, индивидуальная).
Ход урока:
Орг момент.
Изучение нового материала.
Сегодня мы начинаем знакомство с важнейшими классами неорганических соединений. Неорганические вещества по составу делятся, как вы уже знаете, на простые и сложные.
Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород, с валентность равной 2. Лишь один химический элемент - фтор, соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF2.
Поскольку оксиды могут быть образованы почти всеми химическими элементами (за некоторым исключением), необходимо, чтобы не было путаницы, чтобы у каждого было свое название
Называются они просто - "оксид + название элемента". Если валентность химического элемента переменная, то указывается римской цифрой, заключённой в круглые скобки, после названия химического элемента.
Название оксида:
Название «Оксид» + Название элемента + (с. о. римскими
оксида в родительном падеже цифрами)
Названия оксидов зависят от числа атомов кислорода в формуле.
CO - монооксид углерода (приставка моно обозначает один) или оксид углерода (2) , угарный газ.
CO2 – диоксид углерода или оксид углерода (4) всем известный углекислый газ
Еще существуют тривиальные названия, например – углекислый газ. Угарный газ. До сих пор в химической литературе встречаются названия – закись (для более низких), окись (для более высоких с.о.) степеней окисления.
N2O– закись азота или оксид азота (1)
NO –окись азота или оксид азота (2)
Понятие «оксиды» включает бесконечное разнообразие веществ:
Таким образом среди оксидов есть твердые, газообразные и жидкие вещества.
Оксиды очень распространенный в природе класс неорганических соединений:
1) Si02 - кварцевый песок, кремнезем. Очень чистый кристаллический Si02 известен также в виде минералов горного хрусталя. Ребятам будет интересно узнать, что Si02, окрашенный различными примесями, образует драгоценные и полудрагоценные камни - яшма, аметист, агат.
Более 50% земной коры состоит из Si02.
2) А1203 2Si02 2Н20 - белая глина, учитель разъясняет, что глина, в основном состоит из оксидов алюминия и кремния. 3) руды железа - красный (Fe203), бурый (Fe203 яН20) и магнитный железняки (Fe304 или FeO Fe203).
Водная оболочка Земли (гидросфера) состоит также из оксида - оксида водорода Н20.
Оксиды входят, также в состав атмосферы - С02, СО, оксиды азота, серы и др.
Задание: Дать названия оксидам по международной номенклатуре 1
PbO, SO2, SO3, K2O, FeO, Fe2O3
Классификация оксидов
Все оксиды можно разделить на две группы: солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные) и несолеобразующие или безразличные.
Оксиды металлов Ме х О у
Оксиды неметаллов неМе х О у
Основные
Кислотные
Амфотерные
Кислотные
Безразличные
I, II
Ме
V-VII
Me
ZnO,BeO,Al 2 O 3 ,Fe 2 O 3
> II
неМе
I, II
неМе
CO, NO, N 2 O
Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. К основным оксидам относятся оксиды металлов 1 и 2 групп, а также металлов побочных подгрупп с валентностью I и II (кроме ZnO - оксид цинка и BeO – оксид бериллия).
Кислотные оксиды – это оксиды, которым соответствуют кислоты. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов (кроме несолеобразующих – безразличных), а также оксиды металлов побочных подгрупп с валентностью от V до VII (Например, CrO 3-оксид хрома ( VI ), Mn 2 O 7 - оксид марганца (VII )).
Амфотерные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания и кислоты. К ним относятся оксиды металлов главных и побочных подгрупп с валентностью III , иногда IV , а также цинк и бериллий (Например, BeO , ZnO , Al 2 O 3, Cr 2 O 3).
Несолеобразующие оксиды – это оксиды безразличные к кислотам и основаниям. К ним относятся оксиды неметаллов с валентностью I и II (Например, N 2 O , NO , CO ).
Вывод: характер свойств оксидов в первую очередь зависит от валентности элемента.
Например, оксиды хрома:
CrO ( II - основный);
Cr 2 O 3 ( III - амфотерный);
CrO 3 ( VII - кислотный).
Получение оксидов
1. Горение веществ (Окисление кислородом)
2Mg +O 2 =2MgO
б) сложных веществ
2H 2 S+3O 2 =2H 2 O+2SO 2
2.Разложение сложных веществ
а) солей
СaCO 3 =CaO+CO 2
б) оснований
Cu (OH) 2 =CuO+H 2 O
в) кислородсодержащих кислот
H 2 SO 3 =H 2 O+SO 2
Физические свойства . Оксиды бывают твердые, жидкие и газообразные, различного цвета. Например, оксид меди(2) С u О черного цвета, оксид кальция СаО белого цвета - твердые вещества. Оксид серы(У1) S03 - бесцветная летучая жидкость, а оксид углерода(1У) С02 - бесцветный газ при обычных условиях.
Химические свойства . Кислотные и основные оксиды обладают разными свойствами. 2
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ
1. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)
CaO + SO 2 = CaSO 3
2. Основной оксид + Кислота = Соль + Н 2 О (р. обмена)
3 K 2 O + 2 H 3 PO 4 = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O
3. (р. соединения)
Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ
1. (р. соединения)
С O 2 + H 2 O = H 2 CO 3 , SiO 2 – не реагирует
2. Кислотный оксид + Основание = Соль + Н 2 О (р. обмена)
P 2 O 5 + 6 KOH = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O
3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)
CaO + SO 2 = CaSO 3
4. Менее летучие вытесняют более летучие из их солей
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ
Взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.
ZnO + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 O
ZnO + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 Zn ( OH ) 4 (в растворе)
ZnO + 2 NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (при сплавлении)
Применение оксидов . Всем известно, какое значение имеет вода (оксид водорода) в природе, в промышленности и в быту. Многие другие оксиды также широко применяются. Например, из руд, состоящих из оксидов железа Fe203 и Fe304, получают чугун и сталь. Оксид кальция СаО (основная составная часть жженой, или негашеной, извести) используется для получения гашеной извести Са(ОН)2, которая применяется в строительстве. Нерастворимый в воде оксид кремния(4) Si02 используется в производстве строительных материалов. Некоторые из оксидов применяют для производства красок.
Некоторые оксиды не растворяются в воде, но многие вступают с водой в реакции соединения:
SO3 + H2O = H2SO4
CaO + H2O = Ca(OH)2
В результате часто получаются очень нужные и полезные соединения. Например, H2SO4 – серная кислота, Са(ОН)2 – гашеная известь и т.д.
Если оксиды нерастворимы в воде, то люди умело используют и это их свойство. Например, оксид цинка ZnO – вещество белого цвета, поэтому используется для приготовления белой масляной краски (цинковые белила). Поскольку ZnO практически не растворим в воде, то цинковыми белилами можно красить любые поверхности, в том числе и те, которые подвергаются воздействию атмосферных осадков. Нерастворимость и неядовитость позволяют использовать этот оксид при изготовлении косметических кремов, пудры. Фармацевты делают из него вяжущий и подсушивающий порошок для наружного применения.
Такими же ценными свойствами обладает оксид титана (IV) – TiO2. Он тоже имеет красивый белый цвет и применяется для изготовления титановых белил. TiO2 не растворяется не только в воде, но и в кислотах, поэтому покрытия из этого оксида особенно устойчивы. Этот оксид добавляют в пластмассу для придания ей белого цвета. Он входит в состав эмалей для металлической и керамической посуды.
Оксид хрома (III) – Cr2O3 – очень прочные кристаллы темно-зеленого цвета, не растворимые в воде. Cr2O3 используют как пигмент (краску) при изготовлении декоративного зеленого стекла и керамики. Известная многим паста ГОИ (сокращение от наименования “Государственный оптический институт”) применяется для шлифовки и полировки оптики, металлических изделий, в ювелирном деле.
Благодаря нерастворимости и прочности оксида хрома (III) его используют и в полиграфических красках (например, для окраски денежных купюр). Вообще, оксиды многих металлов применяются в качестве пигментов для самых разнообразных красок, хотя это – далеко не единственное их применение.
Задания для закрепления 3
1. Выпишите отдельно химические формулы солеобразующих кислотных и основных оксидов.
NaOH, AlCl3, K2O, H2SO4, SO3, P2O5, HNO3, CaO, CO.
2. Даны вещества : CaO, NaOH, CO2, H2SO3, CaCl2, FeCl3, Zn(OH)2, N2O5, Al2O3, Ca(OH)2, CO2, N2O, FeO, SO3, Na2SO4, ZnO, CaCO3, Mn2O7, CuO, KOH, CO, Fe(OH)3
Выберите из перечня: основные оксиды, кислотные оксиды, безразличные оксиды, амфотерные оксиды и дайте им названия.
3. Закончите УХР, укажите тип реакции, назовите продукты реакции
Na2O + H2O =
N2O5 + H2O =
CaO + HNO3 =
NaOH + P2O5 =
K2O + CO2 =
Cu(OH)2 = ? + ?
4. Осуществите превращения по схеме:
1) K→K2O→KOH→K2SO4
2) S→SO2→H2SO3→Na2SO3
3) P→P2O5→H3PO4→K3PO4
Домашнее задание: параграф 30 стр., 92 упр.1-5
Оксиды.
Это – сложные вещества состоящие из ДВУХ элементов, один из которых кислород. Например:
CuO– оксид меди(II)
AI 2 O 3 – оксид алюминия
SO 3 – оксид серы (VI)
Оксиды делятся (их классифицируют) на 4 группы:
Na 2 O– Оксид натрия
СаО – Оксид кальция
Fe 2 O 3 – оксид железа (III)
2). Кислотные – Это оксидынеметаллов . А иногда и металлов если степень окисления металла > 4. Например:
СО 2 – Оксид углерода (IV)
Р 2 О 5 – Оксид фосфора (V)
SO 3 – Оксид серы (VI)
3). Амфотерные – Это оксиды которые имеют свойства, как основных так и кислотных оксидов. Необходимо знать пять наиболее часто встречающихся амфотерных оксидов:
BeO–оксид бериллия
ZnO– Оксид цинка
AI 2 O 3 – Оксид алюминия
Cr 2 O 3 – Оксид хрома (III)
Fe 2 O 3 – Оксид железа (III)
4). Несолеобразующие (безразличные) – Это оксиды которые не проявляют свойств ни основных, ни кислотных оксидов. Необходимо запомнить три оксида:
СО – оксид углерода (II) угарный газ
NO– оксид азота (II)
N 2 O– оксид азота (I) веселящий газ, закись азота
Способы получения оксидов.
1). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом простого вещества:
4Na + O 2 = 2Na 2 O
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом сложного вещества (состоящего из двух элементов ) при этом образуются два оксида.
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
3). Разложение трех слабых кислот. Другие не разлагаются. При этом образуются – кислотный оксид и вода.
Н 2 СО 3 = Н 2 О + СО 2
Н 2 SO 3 = H 2 O + SO 2
H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2
4). Разложение нерастворимых оснований. Образуются основный оксид и вода.
Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
5). Разложение нерастворимых солей. Образуются основный оксид и кислотный оксид.
СаСО 3 = СаО + СО 2
МgSO 3 = MgO + SO 2
Химические свойства.
I . Основных оксидов.
щелочь.
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
СuO + H 2 O = реакция не протекает, т.к. возможное основание в состав которого входит медь - нерастворимо
2). Взаимодействие с кислотами, при этом образуется соль и вода. (Основный оксид и кислоты реагируют ВСЕГДА)
К 2 О + 2НСI = 2KCl + H 2 O
CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O
3). Взаимодействие с кислотными оксидами, при этом образуется соль.
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2
4). Взаимодействие с водородом, при этом образуется металл и вода.
CuO + H 2 = Cu + H 2 O
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
II. Кислотных оксидов.
1). Взаимодействие с водой, при этом должна образоваться кислота. (Только SiO 2 не взаимодействует с водой)
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4
2). Взаимодействие с растворимыми основаниями (щелочами). При этом образуется соль и вода.
SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O
N 2 O 5 + 2KOH = 2KNO 3 + H 2 O
3). Взаимодействие с основными оксидами. При этом образуется только соль.
N 2 O 5 + K 2 O = 2KNO 3
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3
Основные упражнения.
1). Закончить уравнение реакции. Определить её тип.
К 2 О + Р 2 О 5 =
Решение.
Что бы записать, что образуется в результате – необходимо определить – какие вещества вступили в реакцию – здесь это оксид калия (основный) и оксид фосфора (кислотный) согласно свойств – в результате должна получиться СОЛЬ (смотри свойство № 3) а соль состоит из атомов металлов (в нашем случае калия) и кислотного остатка в состав которого входит фосфор (т.е. РО 4 -3 – фосфат) Поэтому
3К 2 О + Р 2 О 5 = 2К 3 РО 4
тип реакции – соединение (так как вступают в реакцию два вещества, а образуется – одно)
2). Осуществить превращения (цепочка).
Са → СаО → Са(ОН) 2 → СаСО 3 → СаО
Решение
Для выполнения этого упражнения необходимо помнить, что каждая стрелочка это одно уравнение (одна химическая реакция). Пронумеруем каждую стрелочку. Следовательно, необходимо записать 4 уравнения. Вещество записанное слева от стрелочки(исходное вещество) вступает в реакцию, а вещество записанное справа – образуется в результате реакции(продукт реакции). Расшифруем первую часть записи:
Са + …..→ СаО Мы обращаем внимание, что вступает в реакцию простое вещество, а образуется оксид. Зная способы получения оксидов (№ 1) приходим к выводу, что в данной реакции необходимо добавить –кислород (О 2)
2Са + О 2 → 2СаО
Переходим к превращению № 2
СаО → Са(ОН) 2
СаО + ……→ Са(ОН) 2
Приходим к выводу, что здесь необходимо применить свойство основных оксидов – взаимодействие с водой, т.к. только в этом случае из оксида образуется основание.
СаО + Н 2 О → Са(ОН) 2
Переходим к превращению № 3
Са(ОН) 2 → СаСО 3
Сa(OH) 2 + ….. = CaCO 3 + …….
Приходим к выводу, что здесь речь идет об углекислом газе СО 2 т.к. только он при взаимодействии со щелочами образует соль (смотри свойство № 2 кислотных оксидов)
Сa(OH) 2 + СО 2 = CaCO 3 + Н 2 О
Переходим к превращению № 4
СаСО 3 → СаО
СаСО 3 = ….. СаО + ……
Приходим к выводу что здесь образуется еще СО 2 , т.к. СаСО 3 нерастворимая соль и именно при разложении таких веществ образуются оксиды.
СаСО 3 = СаО + СО 2
3). С какими из перечисленных веществ взаимодействует СО 2 . Напишите уравнения реакций.
А). Соляная кислота Б). Гидроксид натрия В). Оксид калия г). Вода
Д). Водород Е). Оксид серы (IV).
Определяем, что СО 2 – это кислотный оксид. А кислотные оксиды вступают в реакции с водой, щелочами и основными оксидами … Следовательно из приведенного списка выбираем ответы Б, В, Г И именно с ними записываем уравнения реакций:
1). СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3