Способы получения оксидов окисление простых веществ

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

Химия. 11 класс

§ 3.1. Оксиды

Номенклатура и классификация оксидов

Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых — кислород (Э_хО_у). Кислород в оксидах проявляет степень окисления –2:

В обычных условиях оксиды могут быть в газообразном (CO₂, NO), жидком (H₂O) и чаще всего в твёрдом состоянии (рис. 6.2).

Соединение OF₂ относят к фторидам, так как в данном соединении фтор — более электроотрицательный элемент, а степень окисления кислорода +2: .

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.

Источник

Конспект лекции по теме «Оксиды — классификация, свойства, способы получения» дисциплины ОУД.10 Химия, специальности 33.02.01 Фармация, СПО

Тема: Оксиды – классификация, свойства, получение

Все неорганические соединения делят на классы. Каждый класс объединяет вещества, сходные по составу и свойствам. Зная особенности классов соединений, можно охарактеризовать свойства отдельных их представителей. Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, основания, кислоты и соли.

Оксиды — это соединения, состоящие из атомов двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2.

Состав оксидов выражается общей формулой Э _х О _у , где Э — любой элемент. Числовые значения х и у определяются степенью окисления элемента. Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона.

В соединении состава О F ₂ кислород проявляет положительную степень окисления, поэтому это соединение не относится к оксидам, это фторид кислорода ( II ).

Способы получения оксидов

1. Окисление простых веществ:

2. Горение на воздухе сложных веществ (при этом, как правило, образуются оксиды тех элементов, из которых состоит сложное вещество):

3. Разложение сложных веществ:

солей кислородсодержащих кислот: СаС O ₃ = СаО + С0 ₂

нерастворимых оснований и амфотерных гидроксидов:

Mg ( OH ) ₂ = MgO + Н ₂ O Zn ( OH ) ₂ = ZnO + Н ₂ O

кислородсодержащих кислот: H ₂ Si О ₃ = Si О ₂ + Н ₂ О

4.Удаление воды из кислородсодержащих кислот действием на них водоотнимающих веществ:

5. Обжиг сульфидов:

2 ZnS + 3О ₂ = 2 ZnO + 2 S О ₂ 4 FeS + 7О ₂ = 2 Fe ₂ О ₃ + 4 S О ₂

6. Вытеснение одних оксидов другими (нелетучие кислотные и амфотерные оксиды при нагревании вытесняют более летучие из их солей):

7. Взаимодействие кислот-окислителей с металлами и неметаллами:

С + 2 H ₂ S О ₄ = СО ₂ + 2 S O ₂ + 2Н ₂ О С u + 4 HN О ₃ = Cu ( N O ₃ ) ₂ + 2 N O ₂ + 2 H ₂ O

Физические свойства оксидов

Оксиды могут быть твердыми ( MgO , Fe ₂ O ₃ , Р ₂ O ₅ , СаО), жидкими ( S O ₃ , Н ₂ O) и газообразными (СO ₂ , S O ₂ ). Они обладают разнообразной окраской: оксид меди ( II ) С u О — черный, оксид цинка ZnO — белый, оксид свинца ( II ) РbО — желтый, оксид железа ( III ) Fe ₂ O ₃ — бурый, оксид xpo м a ( VI ) СгО ₃ — ярко-красный и т. д.

Классификация и химические свойства оксидов

По химическим свойствам оксиды классифицируют на солеобразующие и несолеобразующие. Последним не соответствуют гидроксиды, они не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями, следовательно, не образуют солей. К ним относятся оксиды SiO , N ₂ О, NO , СО и др. Солеобразующие оксиды делят на основные, кислотные и амфотерные (схема 4).

основные кислотные амфотерные

Основные оксиды — это оксиды, которым в качестве гидроксидов соответствуют основания, например:

Основные оксиды образуют только металлы, и, как правило, в степени окисления +1 и +2 (исключения — BeO , CuO , ZnO , SnO , РbО).

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами:

Оксиды активных металлов (щелочных и щелочно-земельных — Са, Sr , Ва) взаимодействуют с водой с образованием щелочей:

Na ₂ O + Н ₂ O = 2 NaOH ВаО + Н ₂ O = Ва(ОН) ₂

Кислотные оксиды — это оксиды, которым в качестве гидроксидов соответствуют кислоты, например:

Кислотные оксиды образуют все неметаллы независимо от степени окисления (исключения — несолеобразующие оксиды СО, NO , N ₂ 0, SiO и др.) и металлы в степени окисления +5 и выше.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, основными и амфотерными оксидами:

Большинство кислотных оксидов взаимодействуют с водой с образованием кислот (исключение — Si 0 ₂ ):

Оксиды углерода(1У) и серы(1У) реагируют с водой обратимо:

Амфотерные оксиды — это оксиды, которым соответствуют гидроксиды, проявляющие свойства как оснований, так и кислот, например:

как основание как кислота

Амфотерные оксиды образуют только металлы, и, как правило, в степени окисления +3 и +4. Амфотерными являются также оксиды BeO , СиО, ZnO , SnO , PbO .

Амфотерные оксиды проявляют свойства как основных, так и кислотных оксидов. Как основные они взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соли катионного типа:

Как кислотные они взаимодействуют с основаниями и основными оксидами, образуя соли анионного типа.

1. При сплавлении

— с твердыми щелочами:

с основными оксидами:

ZnO + СаО — CaZnO ₂ + Н ₂ О

2. При взаимодействии с растворами щелочей образуются растворимые комплексные соли:

ZnO + 2NaOH + НОН = Na ₂ [Zn(OH) ₄ ]

Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.

Таким образом, с повышением степени окисления атомов элемента усиливаются кислотные свойства его оксидов и гидроксидов:

основный оксид амфотерный оксид кислотный оксид

основный гидроксид (основание) амфотерный гидроксид кислотный гидроксид

Итак, характер свойств оксида зависит от того, атомы какого элемента и в какой степени окисления его образуют.

Состав и свойства оксидов

Неметаллы образуют кислотные оксиды (исключение: несолеобразующие оксиды SiO , N ₂ О, N О, СО)

степени окисления +1, +2 образуют основные оксиды (исключение: CuO , BeO , ZnO , SnO , PbO — амфотерные)

металлы степени окисления +3, +4 образуют амфотерные оксиды

степени окисления +5 и выше образуют кислотные оксиды

Двойные (смешанные) оксиды — это оксиды, в состав которых входят атомы одного элемента в различных степенях окисления.

Например, оксид Fe ₃ О ₄ ( FeO • Fe ₂ О ₃ ) содержит атомы железа в двух разных степенях окисления и при взаимодействии с кислотами образует две разные соли:

Окислительно-восстановительные свойства оксидов

Оксиды, как солеобразующие, так и несолеобразующие, могут вступать в окислительно-восстановительные реакции. Если элемент, образующий оксид, проявляет максимальную степень окисления, то оксид выполняет функцию окислителя:

Si0 ₂ + 2Mg = Si + 2MgO CO ₂ + C = 2CO

3 CuO + 2 NH ₃ = N ₂ + 3 Cu + 3 H ₂ О

Если степень окисления элемента промежуточная, то оксид проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Как окислитель такой оксид реагирует с сильными восстановителями:

Как восстановитель такой оксид реагирует с сильными окислителями:

Для некоторых оксидов возможны реакции диспропорционирования:

2 N О ₂ + 2 NaOH = NaN О ₃ + NaN О ₂ + H ₂ О

Распознайте оксид меди (П), оксид кальция, оксид железа ( III ) по внешнему виду. Подтвердите свой вывод, используя один реактив. Составьте уравнения соответствующих реакций в кратком ионно-молекулярном виде.

Вопросы и задания

1. Объясните, как зависят свойства оксидов от типа химической связи между атомами элемента и кислорода.

2. Напишите формулы оксидов, отвечающих следующим гидроксидам: H ₃ P 0 ₄ , HN 0 ₃ , Ве(ОН) ₂ , H ₂ Si 0 ₃ , H ₂ S 0 ₄ , НСlO ₄ .

3. Вода реагирует с каждым оксидом набора:

Напишите уравнения реакций воды с оксидами этого набора.

4. Гидроксид натрия реагирует в растворе с каждым оксидом набора:

а) CaO , С0 ₂ , А1 ₂ 0 ₃ ; в) BeO , MgO , Si 0 ₂ ;

Напишите уравнения этих реакций в молекулярном и кратком ионно-молекулярном видах.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 812 человек из 76 регионов

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

• Курс добавлен 23.09.2021
• Сейчас обучается 48 человек из 23 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Методическая работа в онлайн-образовании

• Сейчас обучается 23 человека из 12 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-1627779

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

Минобрнауки разработало концепцию преподавания истории российского казачества

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

В проекте КоАП отказались от штрафов для школ

Время чтения: 2 минуты

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

Шойгу предложил включить географию в число вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник