Способы образования основных оксидов

Содержание

Оксиды: классификация, получение и химические свойства
Классификация оксидов
Получение оксидов
Химические свойства оксидов
Химические свойства основных оксидов
§ 3.1. Оксиды
Оглавление

Оксиды: классификация, получение и химические свойства

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых — кислород со степенью окисления -2. При этом кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. В школьном курсе оксиды традиционно делят на солеобразующие и несолеобразующие. Некоторые оксиды относят к солеобразным (двойным).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, обладающие характерными основными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степень окисления +1 и +2.

Кислотные оксиды — это оксиды, характеризующиеся кислотными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов.

Амфотерные оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N₂O и SiO.

Классификация оксидов

Получение оксидов

Общие способы получения оксидов:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом :

1.1. Окисление металлов: большинство металлов окисляются кислородом до оксидов с устойчивыми степенями окисления.

Например , алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

Не взаимодействуют с кислородом золото, платина, палладий.

Натрий при окислении кислородом воздуха образует преимущественно пероксид Na₂O₂,

Калий, цезий, рубидий образуют преимущественно пероксиды состава MeO₂:

Примечания : металлы с переменной степенью окисления окисляются кислородом воздуха, как правило, до промежуточной степени окисления (+3):

Железо также горит с образованием железной окалины — оксида железа (II, III):

1.2. Окисление простых веществ-неметаллов.

Как правило, при окислении неметаллов образуется оксид неметалла с высшей степенью окисления, если кислород в избытке, или оксид неметалла с промежуточной степенью окисления, если кислород в недостатке.

Например , фосфор окисляется избытком кислорода до оксида фосфора (V), а под действием недостатка кислорода до оксида фосфора (III):

Но есть некоторые исключения .

Например , сера сгорает только до оксида серы (IV):

Оксид серы (VI) можно получить только окислением оксида серы (IV) в жестких условиях в присутствии катализатора:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

Азот окисляется кислородом только при очень высокой температуре (около 2000 о С), либо под действием электрического разряда, и только до оксида азота (II):

Не окисляется кислородом фтор F₂ (сам фтор окисляет кислород). Не взаимодействуют с кислородом прочие галогены (хлор Cl₂, бром и др.), инертные газы (гелий He, неон, аргон, криптон).

2. Окисление сложных веществ (бинарных соединений): сульфидов, гидридов, фосфидов и т.д.

При окислении кислородом сложных веществ, состоящих, как правило, из двух элементов, образуется смесь оксидов этих элементов в устойчивых степенях окисления.

Например , при сжигании пирита FeS₂ образуются оксид железа (III) и оксид серы (IV):

Сероводород горит с образованием оксида серы (IV) при избытке кислорода и с образованием серы при недостатке кислорода:

А вот аммиак горит с образованием простого вещества N₂, т.к. азот реагирует с кислородом только в жестких условиях:

А вот в присутствии катализатора аммиак окисляется кислородом до оксида азота (II):

3. Разложение гидроксидов. Оксиды можно получить также из гидроксидов — кислот или оснований. Некоторые гидроксиды неустойчивы, и самопроизвольную распадаются на оксид и воду; для разложения некоторых других (как правило, нерастворимых в воде) гидроксидов необходимо их нагревать (прокаливать).

гидроксид → оксид + вода

Самопроизвольно разлагаются в водном растворе угольная кислота, сернистая кислота, гидроксид аммония, гидроксиды серебра (I), меди (I):

2AgOH → Ag₂O + H₂O

2CuOH → Cu₂O + H₂O

При нагревании разлагаются на оксиды большинство нерастворимых гидроксидов — кремниевая кислота, гидроксиды тяжелых металлов — гидроксид железа (III) и др.:

4. Еще один способ получения оксидов — разложение сложных соединений — солей .

Например , нерастворимые карбонаты и карбонат лития при нагревании разлагаются на оксиды:

Соли, образованные сильными кислотами-окислителями (нитраты, сульфаты, перхлораты и др.), при нагревании, как правило, разлагаются с с изменением степени окисления:

Более подробно про разложение нитратов можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Химические свойства оксидов

Значительная часть химических свойств оксидов описывается схемой взаимосвязи основных классов неорганических веществ.

Химические свойства основных оксидов

Подробно про химические свойства оксидов можно прочитать в соответствующих статьях:

Источник

§ 3.1. Оксиды

Сайт:	Профильное обучение
Курс:	Химия. 11 класс
Книга:	§ 3.1. Оксиды
Напечатано::	Гость
Дата:	Четверг, 18 Ноябрь 2021, 05:40

Помимо оксидов, существует несколько групп бинарных кислородсодержащих веществ — пероксиды (Н₂О₂, Na₂O₂), надпероксиды (KO₂, RbO₂, CsO₂) и озониды (KO₃, CsO₃). Атомы кислорода в них соединены между собой ковалентной связью. Степень окисления кислорода в них различная: –1, . Все эти вещества являются сильными окислителями.

Названия оксидов состоят из слова «оксид» и названия элемента, например: Li₂O — оксид лития. Напомним, что в случае существования атомов элемента в нескольких положительных степенях окисления эту степень в названиях или формулах оксидов, оснований, солей указывают римскими цифрами. Их ставят в скобках после названия соответствующего элемента, например: оксид железа(III), гидроксид железа(II), хлорид железа(II).

Cуществуют оксиды, в которых атомы металла находятся в разных степенях окисления, например оксид железа(II, III) Fe₃O₄, или FeO ∙ Fe₂O₃.

Различают солеобразующие (основные, амфотерные, кислотные) и несолеобразующие оксиды.

К кислотным относят оксиды, которые соответствуют кислотам: , . Это, как правило, оксиды неметаллов (например, ), оксиды металлов с высокими значениями степени окисления +5, +6, +7 (например, ).

Кислотные оксиды часто называют ангидридами кислот (например, P₂O₅ — фосфорный ангидрид).

Оксиды, которым соответствуют основания, называют основными: K₂O — KОН, ВаО — Ва(ОН)₂. К ним относятся исключительно оксиды металлов.

Амфотерные оксиды (Al₂O₃, Cr₂O₃, ZnO, BeO) в зависимости от условий могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов.

Химические свойства оксидов

Химические свойства солеобразующих оксидов представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Химические свойства солеобразующих оксидов

Оксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов:

К несолеобразующим оксидам относится небольшое число оксидов неметаллов с низкими значениями степени окисления: . При комнатной температуре они не образуют соли ни с кислотами, ни со щелочами. Однако для них характерны реакции с изменением степени окисления элемента, образующего оксид.

Окислительно-восстановительные свойства могут проявлять не только несолеобразующие, но также основные, кислотные и амфотерные оксиды. В качестве примеров приведём некоторые практически значимые превращения оксидов:

(промежуточная стадия производства азотной кислоты);

(получение железа, доменный процесс);

Оксиды получают окислением кислородом простых и сложных веществ, (как неорганических, так и органических), а также термическим разложением гидроксидов (кислот, оснований, амфотерных гидроксидов), кислородсодержащих солей (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Способы получения оксидов

Основные (Na₂O, СаО, MgO, FeO — оксиды металлов)	Амфотерные (Al₂O₃, Cr₂O₃, ZnO, BeO — оксиды металлов)	Кислотные (SO₃, CO₂, P₂O₅, CrO₃ — оксиды и металлов, и неметаллов)
Реагируют:
с водой:
с кислотными оксидами:
—
c основными оксидами:
—
c амфотерными оксидами:

Способы получения оксидов
Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом	Разложение сложных веществ — оснований, солей, кислот	Другие способы

Некоторые металлы (Мg, Zn), а также углерод образуют оксиды в реакциях с парами воды. Дополнительно отметим лабораторный способ получения оксида углерода(IV) реакцией обмена, в которой используют мрамор и соляную кислоту:

Получаемый оксид СО₂ можно рассматривать как продукт разложения угольной кислоты.

Следует также помнить, что при окислении кислородом азотсодержащих веществ (аммиака NH₃, аминов RNH₂ и др.) азот выделяется в виде простого вещества N₂, а оксид азота(II) образуется в присутствии катализатора.

Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Различают солеобразующие (основные, амфотерные, кислотные) и несолеобразующие оксиды.

Кислотные оксиды реагируют с водой, основными оксидами и щелочами, основные оксиды — с водой, кислотными оксидами и кислотами. Амфотерные оксиды вступают в реакции как с кислотами, так и со щелочами, а также с другими солеобразующими оксидами.

Распространённые способы получения оксидов — взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом и термическое разложение оснований, кислородсодержащих солей или кислот.

Вопросы, задания, задачи

1. Назовите оксиды:

а) элементов с постоянной валентностью — K₂O, Al₂O₃, MgO;
б) элементов с переменной валентностью — Ag₂O, SO₃, Mn₂O₇.

2. Составьте формулы оксидов:

а) кальция, меди(II), меди(I), хрома(III), железа(III), азота(IV);
б) соответствующих кислотам:

3. Составьте уравнения реакций, характеризующих свойства оксидов:

а) ВаО и FeO; б) SiO₂ и SO₂; в) MgO и ZnO. Укажите причины сходства и различия свойств оксидов в каждой паре.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия с кислородом следующих веществ: Сu, Al, ZnS, C₂H₂, С₂Н₅NH₂, CH₃OH.

5. Составьте уравнения реакций согласно схемам:

6. Дан перечень оксидов, формулы которых MgO, ZnO, NO, SiO₂, SO₃, P₂O₅, K₂O. Какие из перечисленных оксидов будут реагировать с: а) гидроксидом натрия; б) серной кислотой? Составьте уравнения соответствующих реакций.

7. Рассчитайте объём (н. у.) сернистого газа, образующегося при обжиге пирита FeS₂ массой 10 т, массовая доля примесей в котором составляет 6,25 %. Определите массу серной кислоты, которая могла быть получена при этом.

8. В столовой ложке помещается примерно 25 г уксуса. Определите объём углекислого газа, который выделится при взаимодействии данной порции уксуса с питьевой содой. Массовая доля уксусной кислоты в столовом уксусе составляет 9 %.

9. Молярная масса смеси оксидов углерода СO и СО₂ равна 32 г/моль. Определите объёмную долю оксида углерода(II) в смеси.

10. Смесь оксидов магния и кальция массой 1,52 г растворили в азотной кислоте. При осторожном выпаривании и сушке получили смесь солей массой 4,76 г. Определите массы оксидов в исходной смеси.

1. Оксидами являются вещества, формулы которых:

2. Только кислотные оксиды указаны в рядах:

3. Правильными по отношению к оксиду бария являются утверждения:

а) амфотерный;
б) реагирует с водой;
в) вступает в реакцию с кислотными оксидами;
г) при повышенной температуре реагирует с оксидом алюминия.

4. Выберите схемы осуществимых реакций:

5. Количество серной кислоты, реагирующей с оксидом железа(II, III) массой 2,32 г, равно: