Дайте определение кислотным оксидам. Оксиды
Это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых - кислород со степенью окисления (-2). Общая формула оксидов: Э m О n , где m - число атомов элемента Э , а n - число атомов кислорода. Оксиды могут быть твердыми (песок SiO 2 , разновидности кварца), жидкими (оксид водорода H 2 O), газообразными (оксиды углерода: углекислый CO 2 и угарный СО газы).
Номенклатура химических соединений развивалась по мере накопления фактического материала. Сначала, пока число известных соединений было невелико, широко использовались тривиальные названия, не отражающие состава, строения и свойства вещества, - сурик РЬ 3 О 4 , глет РЬО, жженая магнезия MgO, железная окалина Fe 3 О 4 , веселящий газ N 2 О, белый мышьяк As 2 О 3 На смену тривиальной номенклатуре при шла полусистематическая номенклатура - в название были включены указания числа атомов кислорода в соединении: закись - для более низких, окись - для более высоких степеней окисления; ангидрид - для оксидов кислотного характера.
В настоящее время почти завершен переход к современной номенклатуре. Согласно международной номенклатуре, в названии оксида следует указывать валентность элемента; например, SО 2 - оксид cepы(IV), SО 3 - оксид cepы(VI), CrO - оксид хрома(II), Cr 2 О 3 - оксид хрома(III), CrO 3 - оксид хрома(VI).
По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие .
Типы оксидов
Несолеобразующими называются такие оксиды, которые не взаимодействуют ни со щелочами, ни с кислотами и не образуют солей. Их немного, в состав входят неметаллы.
Солеобразующими называются такие оксиды, которые взаимодействуют с кислотами или основаниями и образуют при этом соль и воду.
Среди солеобразующих оксидов различают оксиды основные, кислотные, амфотерные.
Основные оксиды - это такие оксиды, которым соответствуют основания. Например: CuO соответствует основание Cu(OH) 2 , Na 2 O - основание NaOH, Cu 2 O - CuOH и т. д.
Оксиды в таблице Менделеева
Типичные реакции основных оксидов
1. Основный оксид + кислота = соль + вода (реакция обмена):
2. Основный оксид + кислотный оксид = соль (реакция соединения):
3. Основный оксид + вода = щелочь (реакция соединения):
Кислотные оксиды - это такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Это оксиды неметаллов: N 2 O 5 соответствует HNO 3 , SO 3 - H 2 SO 4 , CO 2 - H 2 CO 3 , P 2 O 5 - H 4 PO 4 а также оксиды металлов с большим значением степеней окисления: Cr 2 +6 O 3 соответствует H 2 CrO 4 , Mn 2 +7 O 7 - HMnO 4 .
Типичные реакции кислотных оксидов
1. Кислотный оксид + основание = соль + вода (реакция обмена):
2. Кислотный оксид + основный оксид соль (реакция соединения):
3. Кислотный оксид + вода = кислота (реакция соединения):
Такая реакция возможна, только если кислотный оксид растворим в воде.
Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Это ZnO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , V 2 O 5 .
Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются.
Типичные реакции амфотерных оксидов
1. Амфотерный оксид + кислота = соль + вода (реакция обмена):
2. Амфотерный оксид + основание = соль + вода или комплексное соединение:
Основные оксиды. К основным относят оксиды типичных металлов, им соответствуют гидроксиды, обладающие свойствами оснований.
Получение основных оксидов
Окисление металлов при нагревании в атмосфере кислорода.
2Mg + O 2 = 2MgO
2Cu + O 2 = 2CuO
Метод неприменим для получения оксидов щелочных металлов. В реакции с кислородом щелочные металлы обычно дают пероксиды, поэтому оксиды Na 2 O, К 2 O труднодоступны.
Обжиг сульфидов
2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2
4FeS 2 + 110 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
Метод неприменим для сульфидов активных металлов, окисляющихся до сульфатов.
Разложение гидроксидов
Cu(OH) 2 = СuО + Н 2 О
Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.
Разложение солей кислородсодержащих кислот.
ВаСO 3 = ВаО + СO 2
2Pb(NO 3) 2 = 2РЬО + 4N0 2 + O 2
4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2
Разложение легко осуществляется для нитратов и карбонатов, в том числе и для основных солей.
2 CO 3 = 2ZnO + СO 2 + Н 2 O
Получение кислотных оксидов
Кислотные оксиды представлены оксидами неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления. Они могут быть получены методами, аналогичными методам получения основных оксидов, например:
- 4Р + 5O 2 = 2Р 2 O 5
- 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
- K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O
- Na 2 SiO 3 + 2HCl = 2NaCl + SiO 2 ↓ + H 2 O
Основные оксиды – это оксиды, которым в качестве гидроксида соответствуют основания.
Основные оксиды образуют только металлы и, как правило, в степени окисления +1 и +2 (исключение: BeO, ZnO, SnO, PbO).
гидроксид натрия-
основный гидроксид
(основание)
CaO ⇒ Ca(OH) 2
гидроксид кальция-
основный гидроксид
(основание)
Основные оксиды взаимодействуют:
1. С кислотами , образуя соль и воду:
Основный оксид + Кислота = Соль + Вода
Например:
MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O.
В ионно-молекулярных уравнениях формулы оксидов записывают в молекулярном виде:
MgO + 2H + + 2 Cl – = Mg 2+ + 2 C l – + H 2 O
MgO + 2H + = Mg 2+ + H 2 O
2. С кислотными оксидами , образуя соли:
Основный оксид + Кислотный оксид = Соль
Например:
CaO + N 2 O 5 = Ca(NO 3) 2
В подобных уравнениях трудно составить формулу продукта реакции. Чтобы узнать, какая кислота соответствует данному оксиду, надо мысленно прибавить к кислотному оксиду воду и затем уже вывести формулу искомой кислоты:
N 2 O 5 + ( H 2 O ) → H 2 N 2 O 6
Если в полученной формуле все индексы четные, то их надо сократить на 2. В нашем случае выходит: HNO 3 . Соль этой кислоты и является продуктом реакции. Итак:
2+ 2+ 2+ 2+ 2+
CaO + N 2 O 5 = CaO + N 2 O 5 +(H 2 O)
= CaO + H 2 N 2 O 6 = CaO + HNO 3 = Ca(NO 3) 2 –
3. С водой . Но с водой реагируют только оксиды, образованные щелочными (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O и т.д) и щелочно-земельными металлами (CaO, SrO, BaO), так как продуктами этих реакций являются растворимые основания (щелочи).
Например:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 .
Чтобы из формулы оксида вывести формулу соответствующего ему основания, воду можно записать в виде: H + - OH – и показать, как один ион водорода H + из молекулы воды соединяется с ионом кислорода из оксида CaO и образует гидроксид-ион OH – . Итак:
CaO + H 2 O = CaO + H + - OH – = Ca(OH) 2 .
В заданиях ЕГЭ есть такие вопросы, где требуется определить тип оксида. Прежде всего, следует запомнить четыре типа оксидов:
1) несолеобразующие
2) основные
3) кислотные
4) амфотерные
Основные, кислотные и амфотерные оксиды часто также объединяют в группу солеобразующих оксидов .
Не вдаваясь в теоретические подробности, изложу пошаговый алгоритм определения типа оксида.
Первое — определите: оксид металла перед вами или оксид неметалла.
Второе — установив, какой оксид металла или неметалла перед вами, определите степень окисления элемента в нем и воспользуйтесь таблицей ниже. Естественно, правила отнесения оксидов в этой таблице нужно выучить. Поначалу можно решать задания, подглядывая в нее, но ваша цель ее запомнить, так как на экзамене никаких источников информации, кроме таблицы Д.И. Менделеева, таблицы растворимости и ряда активности металлов, у вас не будет.
| Оксид неметалла | Оксид металла |
| 1) Степень окисления неметалла +1 или +2 Вывод: оксид несолеобразующий Исключение: Cl 2 O не относится к несолеобразующим оксидам | 1) Степень окисления металла равна +1, +2 Вывод: оксид металла основный Исключение: BeO, ZnO, SnO и PbO не относятся к основным оксидам!! |
| 2) Степень окисления больше либо равна +3 Вывод: оксид кислотный Исключение: Cl 2 O относится к кислотным оксидам, несмотря на степень окисления хлора +1 | 2) Степень окисления металла +3, +4, Вывод: оксид амфотерный. Исключение: BeO, ZnO, SnO и PbO амфотерны, несмотря на степень окисления +2 у металлов |
| 3) Степень окисления металла +5,+6,+7 Вывод: оксид кислотный. |
Примеры:
Задание: определите тип оксида MgO.
Решение: MgO является оксидом металла, при этом степень окисления металла в нем +2. Все оксиды металлов в степени окисления +1 и +2 основны, кроме оксида бериллия или цинка.
Ответ: MgO – основный оксид.
Задание: определите тип оксида Mn 2 O 7
Решение: Mn 2 O 7 – оксид металла, и степень окисления металла в этом оксиде равна +7. Оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5,+6,+7) относятся к кислотным.
Ответ: Mn 2 O 7 – кислотный оксид
Задание: определите тип оксида Cr 2 O 3 .
Решение: Cr 2 O 3 – оксид металла, и степень окисления металла в этом оксиде равна +3. Оксиды металлов в степенях окисления +3 и +4 относятся к амфотерным.
Ответ: Cr 2 O 3 – амфотерный оксид.
Задание: определите тип оксида N 2 O.
Решение: N 2 O – оксид неметалла, и степень окисления неметалла в этом оксиде равна +1. Оксиды неметаллов в степенях окисления +1 и +2 относятся к несолеобразующим.
Ответ: N 2 O – несолеобразующий оксид.
Задание: определите тип оксида BeO.
Решение: оксид бериллия, а также оксид цинка являются исключениями. Несмотря на степень окисления металлов в них, равную +2, они амфотерны.
Ответ: BeO – амфотерный оксид.
С химическими свойствами оксидов можно ознакомиться
Кислотными называются оксиды, взаимодействующие с основаниями (или основными оксидами) с образованием солей.
Кислотные оксиды представляют собой оксиды неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления, им соответствуют кислотные гидроксиды, обладающие свойствами кислот.
Например, S +6 O 3 → H 2 S +6 O 4 ; N 2 +5 O 5 → HN +5 O 3 , причем степень окисления элемента не изменяется при переходе от оксида к гидроксиду.
Получение кислотных оксидов
1. Окисление кислородом
4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 ,
2. Горение сложных веществ
СН 4 + 2О 2 → СО 2 + 2 Н 2 О;
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2 ,
Химические свойства кислотных оксидов
1. Большинство кислотных оксидов непосредственно взаимодействуют с водой с образованием кислот:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ,
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 ,
P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3 ,
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4.
2. Наиболее типичными для кислотных оксидов являются их следующие реакции с образованием солей:
3. Кислотные оксиды могут вступать в многочисленные окислительно-восстановительные реакции, например,
СO 2 + C = 2CO,
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ,
SO 2 +2H 2 S = 3S + 2H 2 O,
4CrO 3 + C 2 H 5 OH = 2Cr 2 O 3 + 2CO 2 + 3H 2 O
4. Менее летучие кислотные оксиды вытесняют более летучие кислотные оксиды из их солей (сплавление):
Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2
К кислотным оксидам относятся:
- все оксиды неметаллов, кроме несолеобразующих (NO, SiO, CO, N 2 O);
- оксиды металлов, в которых валентность металла достаточно высока (V или выше).
Примерами кислотных оксидов служат P 2 O 5 , SiO 2 , B 2 O 3 , TeO 3 , I 2 O 5 , V 2 O 5 , CrO 3 , Mn 2 O 7 . Хотелось бы еще раз обратить внимание, что оксиды металлов также могут относиться к кислотным. Известная школьная присказка "Оксиды металлов - основные, неметаллов - кислотные!" - это, извините, полная чушь.
К основным оксидам относятся окислы металлов, для которых одновременно выполнены два условия:
- валентность металла в соединении не очень высока (по крайней мере, не превосходит IV);
- вещество не относится к амфотерным оксидам.
Типичными примерами основными оксидами служат Na 2 O, CaO, BaO и другие оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, FeO, CrO, CuO, Ag 2 O, NiO и т. д.
Итак, подведем итоги. Оксиды неметаллов могут быть:
- кислотными (и таковых подавляющее большинство);
- несолеобразующими (соответствующие 4 формулы следует просто запомнить).
- основными (если степень окисления металла не очень высока);
- кислотными (если степень окисления металла +5 или выше);
- амфотерными (следует запомнить несколько формул, но понимать, что приведенный в первой части список не является исчерпывающим).
А теперь небольшой тест, чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили тему "Классификация оксидов". Если результат теста будет ниже 3 баллов, рекомендую еще раз внимательно прочитать статью.