Оксиды их виды и свойства. Кислотные оксиды

Оксиды - сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых - атом кислорода в степени окисления -2 .
По способности образовывать соли оксиды делят на солеобразующие и несолеобразующие (СО,SiO,NO,N 2 О). Солеобразующие оксиды, в свою очередь, классифицируют на основные, кислотные и амфотерные .
Основными называются оксиды, которым соответствуют основания, кислотными - оксиды, которым отвечают кислоты. К амфотерным относятся оксиды, проявляющие химические свойства как основных, так и кислотных оксидов.
Основные оксиды образуют только элементы-металлы: щелочные (Li 2 О, Na 2 О, К 2 О, Cs 2 О, Rb 2 О), щелочноземельные (CaO, SrO, BaO, RaO) и магний (MgO), а также металлы d-семейства в степени окисления +1, +2, реже +3(Cu 2 O, CuO, Ag 2 O, СrO, FeO, MnO, СоO, NiO).

Кислотные оксиды образуют как элементы-неметаллы (СО 2 , SO 2 , NO 2 ,Р 2 O 5 , Cl 2 O 7), так и элементы-металлы, степень окисления атома металла должна быть +5 и выше(V 2 O 5 , СrO 3 , Mn 2 O 7 , MnO 3). Амфотерные оксиды образуют только элементы металлы (ZnO, AI 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BeO, Cr 2 O 3 , PbO, SnO, MnO 2).

В обычных условиях оксиды могут находиться в трех агрегатных состояниях: все основные и амфотерные оксиды твердые вещества, кислотные оксиды могут быть жидкими (SO 3 ,Сl 2 O7,Mn 2 O7), газообразными (CO 2 , SO 2 , NO 2) и твердыми (P 2 O 5 , SiO 2). Некоторые имеют запах (NO 2 , SO 2), однако большинство оксидов запаха не имеют. Одни оксиды окрашены: бурый газ NO 2 , вишнево-красный CrO 3 , черные CuO и Ag 2 O, красные Cu 2 O и HgO, коричневый Fe 2 O 3 , белые SiO 2 , Аl 2 O 3 и ZnO, другие - бесцветные (H 2 O, CO 2 , SO 2).

Большинство оксидов устойчивы при нагревании; легко разлагаются при нагревании оксиды ртути и серебра. Основные и амфотерные оксиды имеют , для них характерна кристаллическая решетка ионного типа. Большинство кислотных оксидов вещества (одно из немногих исключений - оксид кремния (IV), имеющий атомную кристаллическую решетку).

Al 2 O 3 +6KOH+3H 2 O=2K 3 - гексагидроксоалюминат калия;
ZnO+2NaOH+H 2 O=Na 2 - тетрагидроксоцинкат натрия;

6 августа 2018

Каждый школьник встречался с понятием «оксид» на уроках химии. От одного этого слова предмет начинал казаться чем-то неописуемо страшным. Но ничего страшного здесь нет. Высшие оксиды - это вещества, в которых содержатся соединения простых веществ с кислородом (в степени окисления -2). Стоит отметить, что они реагируют с:

• O 2 (кислородом), в том случае, если элемент стоит не в высшей СО. К примеру, SO 2 реагирует с кислородом (т. к. СО равна +4), а SO 3 - нет (т. к. стоит в наивысшей степени окисления +6).
• H 2 (водород) и C (углерод). Вступают в реакцию только некоторые оксиды.
• Водой в том случае, если получается растворимая щелочь или кислота.

Все оксиды вступают в реакцию с солями и неметаллами (за исключением вышеперечисленных веществ).

Стоит отметить, что некоторые вещества (например, оксид азота, оксид железа и оксид хлора) имеют свои особенности, т. е. их химические особенности могут отличаться от других субстанций.

Классификация оксидов

Они делятся на две ветки: те, кто могут образовывать соль, и те, кто образовывать ее не могут.

Примеры формул высших оксидов, которые не образуют солей: NO (окись азота двух валентная; газ без цвета, образующийся во время гроз), CO (угарный газ), N 2 O (оксид азота одновалентный), SiO (оксид кремния), S 2 O (оксид серы), вода.

Эти соединения могут реагировать с основаниями, кислотами и солеобразующими оксидами. Но при реагировании этих веществ никогда не образуется солей. Например:

CO (угарный газ) + NaOH (гидроксид натрия) = HCOONa (формиат натрия)

Солеобразующие оксиды делятся на три вида: кислотные, основания и амфотерные окислы.

Кислотные окиси

Кислотный высший оксид - это солеобразующий оксид, который соответствует кислоте. Например, у оксида серы шестивалентного (SO 3) есть соответствующее ему химическое соединения - H 2 SO 4 . Эти элементы вступают в реакцию с оксидами основных и амфотерных свойств, основаниями и водой. Образуется соль или кислота.

1. Со щелочными оксидами: CO 2 (углекислый газ) + MgO (окись магния) = MgCO 3 (горькая соль).
2. С амфотерными окисями: P 2 О 5 (окисел фосфора)+ Al 2 О 3 (окисел алюминия) = 2AlPO 4 (фосфат или ортофосфат алюминия).
3. С основаниями (щелочами): CO 2 (углекислый газ) + 2NaOH (едкий натр) = Na 2 CO 3 (карбонат натрия или кальцинированная сода) + H 2 O (вода).
4. С водой: CO 2 (углекислый газ) + H 2 O = H 2 CO 3 (угольная кислота, после реакции мгновенно распадается на углекислый газ и воду).

Оксиды кислот не вступают в реакцию друг с другом.

Основные оксиды

Основный высший оксид - это солеобразующий окисел металла, которому соответствует основание. Окислу кальция (CaO) соответствует гидроксид кальция (Ca(OH) 2). Эти вещества взаимодействуют с окислами кислотного и амфотерного характера, кислотами (за исключением H 2 SiO 3 , так как кремниевая кислота нерастворимая) и водой.

1. С кислотными оксидами: CaO (оксид кальция) + CO 2 (углекислый газ) = CaCO 3 (карбонат кальция или обычный мел).
2. С амфотерной окисью: CaO (оксид кальция) + Al 2 O 3 (окись алюминия) = Ca(AlO 2) 2 (алюминат кальция).
3. С кислотами: CaO (окисел кальция) + H 2 SO 4 (серная кислота) = CaSO 4 (сульфат кальция или гипс) + H 2 O .
4. С водой: CaO (оксид кальция) + H 2 O = Ca(OH) 2 (гидроксид кальция или реакция гашения извести).

Не взаимодействуют между собой.

Амфотерные окиси

Амфотерный высший оксид - это окисел амфотерного металла. В зависимости от условий, он может проявить основные или кислотные свойства. Например, формулы высших оксидов, которые проявляют амфотерные свойства: ZnO (окисел цинка), Al 2 O 3 (глинозем). Реагируют амфотерные окиси со щелочами, кислотами (так же за исключением кремниевой кислоты), основными и кислотными оксидами.

1. С основаниями: ZnO (окисел цинка) + 2NaOH (основание натрия) = Na 2 ZnO 2 (двойная соль цинка и натрия)+ H 2 O.
2. С кислотами: Al 2 O 3 (алюминия оксид) + 6HCl (соляная кислота) = 2AlCl 3 (хлорид алюминия или хлористый алюминий) + 3H 2 O.
3. С кислотными оксидами: Al 2 O 3 (окисел алюминия) + 3SO 3 (окисел серы шестивалентный) = Al 2 (SO 4) 3 (алюминиевые квасцы).
4. С окислами основного характера: Al 2 O 3 (окисел алюминия) + Na 2 O (окись натрия) = 2NaAlO 2 (алюминат натрия).

Элементы высших оксидов амфотерного характера не взаимодействуют между собой и с водой.

Источник: fb.ru

Актуально

Разное
Разное

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Оксиды могут быть солеобразующими и несолеобразующими: одним из видов солеобразующих оксидов являются основные оксиды. Чем они отличаются от других видов, и каковы их химические свойства?

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные оксиды. Если основным оксидам соответствуют основания, то кислотным – кислоты, а амфотерным оксидам соответствуют амфотерные образования. Амфотерными оксидами называют такие соединения, которые в зависимости от условий могут проявлять либо основные, либо кислотные свойства.

Рис. 1. Классификация оксидов.

Физические свойства оксидов очень разнообразны. Они могут быть как газами (CO 2), так и твердыми (Fe 2 O 3) или жидкими веществами (H 2 O).

При этом большинство основных оксидов является твердыми веществами различных цветов.

оксиды, в которых элементы проявляют свою высшую активность называются высшими оксидами. Порядок возрастания кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.

Химические свойства основных оксидов

Основными оксидами называются оксиды, которым соответствуют основания. Например, основным оксидам K 2 O, СaO соответствуют основания KOH, Ca(OH) 2 .

Рис. 2. Основные оксиды и соответствующие им основания.

Основные оксиды образуются типичными металлами, а также металлами переменной валентности в низшей степени окисления (например, CaO, FeO), реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя при этом соли:

CaO (основной оксид)+CO 2 (кислотный оксид)=СaCO 3 (соль)

FeO (основной оксид)+H 2 SO 4 (кислота)=FeSO 4 (соль)+2H 2 O (вода)

Основные оксиды также взаимодействуют с амфотерными оксидами, в результате чего происходит образование соли, например:

С водой реагируют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:

BaO (основной оксид)+H 2 O (вода)=Ba(OH) 2 (основание щелочнозем. металла)

Многие основные оксиды имеют характер восстанавливаться до веществ, состоящих из атомов одного химического элемента:

3CuO+2NH 3 =3Cu+3H 2 O+N 2

При нагревании разлагаются только оксиды ртути и благородных металлов:

Рис. 3. Оксид ртути.

Список основных оксидов:

Название оксида	Химическая формула	Свойства
Оксид кальция	CaO	негашенная известь, белое кристаллическое вещество
Оксид магния	MgO	белое вещество, малорастворимое в воде
Оксид бария	BaO	бесцветные кристаллы с кубической решеткой
Оксид меди II	CuO	вещество черного цвета практически нерастворимое в воде
	HgO	твердое вещество красного или желто-оранжевого цвета
Оксид калия	K 2 O	бесцветное или бледно-желтое вещество
Оксид натрия	Na 2 O	вещество, состоящее из бесцветных кристаллов
Оксид лития	Li 2 O	вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, которые имеют строение кубической решетки

Оксиды, их классификация и свойства - это основа такой важной науки, как химия. Их начинают изучать в первый год обучения химии. В таких точных науках, как математика, физика и химия, весь материал связан между собой, именно поэтому неусвоение материала влечет за собой непонимание новых тем. Поэтому очень важно разобраться в теме оксидов и полностью в ней ориентироваться. Об этом мы с вами сегодня и постараемся поговорить более подробно.

Что такое оксиды?

Оксиды, их классификация и свойства - это то, что нужно понять первостепенно. Итак, что же такое оксиды? Вы помните это из школьной программы?

Оксиды (или оксилы) - бинарные соединения, в состав которых входят атомы электроотрицательного элемента (менее электроотрицательный, чем кислород) и кислорода со степенью окисления -2.

Окислы - это невероятно распространенные на нашей планете вещества. Примеры оксидного соединения: вода, ржавчина, некоторые красители, песок и даже углекислый газ.

Образование оксидов

Окислы можно получить самыми различными способами. Образование окислов также изучает такая наука, как химия. Оксиды, их классификация и свойства - вот, что должны знать ученые, чтобы понять, как образовался тот или иной оксид. Например, они могут быть получены путем прямого соединения атома (или атомов) кислорода с химическим элементом - это взаимодействие химических элементов. Однако есть и косвенное образование оксидов, это когда оксиды образуются путем разложения кислот, солей или оснований.

Классификация оксидов

Оксиды и их классификация зависят от того, как они образовались. По своей классификации окислы делятся всего на две группы, первая из которых солеобразующие, а вторая несолеобразующие. Итак, рассмотрим подробнее обе группы.

Солеобразующие оксиды - это довольно большая группа, которая делится на амфотерные, кислотные и основные оксиды. В результате любой химической реакции солеобразующие оксиды образуют соли. Как правило, в состав оксидов солеобразующих входят элементы металлов и неметаллов, которые в результате химической реакции с водой образуют кислоты, но при взаимодействии с основаниями образуют соответствующие кислоты и соли.

Несолеобразующие окислы - это такие окислы, которые в результате химической реакции не образуют соли. Примерами таких окислов могут служить и углерода.

Амфотерные оксиды

Оксиды, их классификация и свойства - очень важные в химии понятия. В состав солеобразующих входят оксиды амфотерные.

Амфотерные оксиды - это такие окислы, которые могут проявлять основные или кислотные свойства, в зависимости от условий химических реакций (проявляют амфотерность). Такие окислы образуются (медь, серебро, золото, железо, рутений, вольфрам, резерфордий, титан, иттрий и многие другие). Амфотерные окислы реагируют с сильными кислотами, а в результате химической реакции они образуют соли этих кислот.

Кислотные оксиды

Или ангидриды - это такие окислы, которые в химических реакциях проявляют а также образуют кислородсодержащие кислоты. Ангидриды всегда образуются типичными неметаллами, а также некоторыми переходными химическими элементами.

Оксиды, их классификация и химические свойства - это важные понятия. Например, у кислотных оксидов химические свойства совершенно отличаются от амфотерных. Например, когда ангидрид взаимодействует с водой, образуется соответствующая кислота (исключение составляет SiO2 - Ангидриды взаимодействуют с щелочами, а в результате таких реакций выделяется вода и сода. При взаимодействии с образуется соль.

Основные оксиды

Основные (от слова "основание") окислы - это оксиды химических элементов металлов со степенями окисления +1 или +2. К ним относятся щелочные, щелочноземельные металлы, а также химический элемент магний. Основные окислы отличаются от других тем, что именно они способны реагировать с кислотами.

Основные окислы взаимодействуют с кислотами, в отличии от кислотных оксидов, а также с щелочами, водой, другими оксидами. В результате этих реакций, как правило, образуются соли.

Свойства оксидов

Если внимательно изучить реакции различных оксидов, можно самостоятельно сделать выводы о том, какими химическими свойствами оксилы наделены. Общее химическое свойство абсолютно всех оксидов заключается в окислительно-восстановительном процессе.

Но тем не менее, все окислы отличаются друг от друга. Классификация и свойства оксидов - это две взаимосвязанные темы.

Несолеобразующие оксиды и их химические свойства

Несолеобразующие окислы - это такая группа оксидов, которая не проявляет ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств. В результате химических реакций с несолеобразующими оксидами никаких солей не образуется. Раньше такие оксиды называли не несолеобразующими, а безразличными и индиффирентными, но такие названия не соответсвуют свойствам несолеобразующих оксидов. По своим свойствам эти оксилы вполне способны к химическим реакциям. Но несолебразующих оксидов очень мало, они образованы одновалентными и двухвалентными неметаллами.

Из несолеобразующих оксидов в результате химической реакции могут быть получены солеобразующие оксиды.

Номенклатура

Практически все оксиды принято называть так: слово "оксид", после чего следует название химического элемента в родительном падеже. Например, Al2O3 - это оксид алюминия. На химическом языке этот окисл читается так: алюминий 2 о 3. Некоторые химические элементы, такие как медь, могут иметь несколько степеней оксиления, соответственно, оксиды тоже будут разными. Тогда оксид CuO - это оксид меди (два), то есть со степенью оксиления 2, а оксид Cu2O - это оксид меди (три), который имеет степень оксиления 3.

Но существуют и другие наименования оксидов, которые выделяют по числу в соединении атомов кислорода. Монооксидом или моноокисью называют такие оксиды, в которых содержится всего один атом кислорода. Диоксидами называют такие оксилы, в которых содержится два атома кислорода, о чем сообщается приставка "ди". Триоксидами называют такие оксиды, в которых содержится уже три атома кислорода. Такие наименования как монооксид, диоксид и триоксид, уже устарели, но часто встречаются в учебниках, книгах и других пособиях.

Существуют и так называемые тривиальные названия оксидов, то есть те, которые сложились исторически. Например, CO - это окисл или монооксид углерода, но даже химики чаще всего называют это вещество угарным газом.

Итак, оксид - это соединение кислорода с химическим элементом. Основной наукой, которая изучает их образование и взаимодействия, является химия. Оксиды, их классификация и свойства - это несколько важных тем в науке химия, не поняв которую нельзя понять все остальное. Окислы - это и газы, и минералы, и порошки. Некоторые окислы стоит подробно знать не только ученым, но и обычным людям, ведь они даже могут быть опасны для жизни на этой земле. Окислы - это тема очень интересная и достаточно легкая. Соединения оксидов очень часто встречаются в повседневной жизни.

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: