Что взаимодействует с оксидами

12.07.202212.07.2022 admin 0 Comments

Оксиды: классификация, получение и химические свойства

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).

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.

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.

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.

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.:

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

Химические свойства основных оксидов

Подробно про оксиды, их классификацию и способы получения можно прочитать здесь.

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.

CuO + H₂O ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

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 (N₂O₅, NO₂, SO₃ и т.д.).

Основные оксиды, которым соответствуют щелочи	Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания
Реагируют со всеми кислотами и их оксидами	Реагируют только с сильными кислотами и их оксидами
Na₂O + SO₂ → Na₂SO₃	CuO + N₂O₅ → Cu(NO₃)₂

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами.

При взаимодействии основных оксидов с амфотерными образуются соли:

основный оксид + амфотерный оксид = соль

CuO + Al₂O₃ ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)₂ — нерастворимый гидроксид)

Амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются, поэтому реагировать с основными оксидами фактически не могут.

4. Взаимодействие оксидов металлов с восстановителями.

При оценке окислительно-восстановительной активности металлов и их ионов можно использовать электрохимический ряд напряжений металлов:

Восстановительные свойства (способность отдавать электроны) у простых веществ-металлов здесь увеличиваются справа налево, окислительные свойства ионов металлов — увеличиваются наоборот, слева направо. При этом некоторые ионы металлов в промежуточных степенях окисления могут проявлять также восстановительные свойства (например ион Fe 2+ можно окислить до иона Fe 3+ ).

Более подробно про окислительно-восстановительные реакции можно прочитать здесь.

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 до простых веществ только металлы, расположенные в ряду активности после алюминия. Реакция протекает только при нагревании.

FeO + C = Fe + CO

Активные металлы, расположенные в ряду активности левее алюминия, активно взаимодействуют с углеродом, поэтому при взаимодействии их оксидов с углеродом образуются карбиды и угарный газ:

CaO + 3C = CaC₂ + CO

Угарный газ также восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные после алюминия в электрохимическом ряду:

CuO + CO = Cu + CO₂

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 + H₂ = Cu + H₂O

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.

3ZnO + 2Al = Al₂O₃ + 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.

Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al₂O₃ + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

4.4. Восстановление аммиаком.

Аммиаком можно восстанавливать только оксиды неактивных металлов. Реакция протекает только при высокой температуре.

3CuO + 2NH₃ = 3Cu + 3H₂O + N₂

5. Взаимодействие оксидов металлов с окислителями.

Источник

Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

Определения и формулы основных, амфотерных и кислотных оксидов были приведены ранее в уроке 6.

Характерные химические свойства основных оксидов: реакции с кислотными оксидами с образованием солей и с кислотами с образованием солей и воды, например:

Некоторые основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований. Эта реакция проходит в том случае, если продукт реакции растворим в воде:

В аналогичных условиях, например, оксид железа (II) с водой реагировать не будет, так как гидроксид железа (II) в воде нерастворим.

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды или комплексных соединений:

Кроме того, амфотерные оксиды могут взаимодействовать как с кислотными, так и с основными оксидами, например:

С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют.

Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием солей; с основаниями, с образованием солей и воды или кислых солей, а также с водой, в том случае если образующаяся в ходе такой реакции кислота растворима в воде:

Кроме того, кислотные оксиды вступают в окислительно-восстановительные и обменные реакции:

Тренировочные задания

1. Оксид натрия взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) серная кислота и вода
2) уксусная кислота и азот
3) оксид лития и фосфор
4) оксид бария и серная кислота

2. Оксид калия взаимодействует с

1) азотом и фосфором
2) водой и сульфатом натрия
3) серной кислотой и оксидом фосфора (V)
4) литием и хлоридом натрия

3. Оксид кальция взаимодействует с

1) оксидом кремния
2) оксидом углерода (II)
3) оксидом азота (II)
4) оксидом азота (I)

4. Оксид бария взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) азотной кислотой и водой
2) уксусной кислотой и хлором
3) оксидом натрия и азотом
4) оксидом серы (IV) и кремнием

5. Оксид магния не взаимодействует с

1) соляной кислотой
2) серной кислотой
3) оксидом лития
4) оксидом кремния

6. Оксид кальция взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом фосфора (V), водой
2) оксидом углерода (IV) и сульфидом натрия
3) оксидом магния и азот
4) кислородом и сульфатом натрия

7. Оксид кальция реагирует с

1) медью
2) фосфором
3) оксидом углерода (IV)
4) оксидом магния

8. Оксид натрия реагирует с

1) водой
2) сульфатом калия
3) нитратом железа (II)
4) оксидом азота (II)

9. Оксид бария реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом азота (II) и хлором
2) азотной кислотой и водой
3) оксидом углерода (II) и железом
4) серой и хлоридом кальция

10. Оксид магния реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом кальция и оксидом железа (II)
2) оксидом алюминия и оксидом хрома (II)
3) соляной кислотой и оксидом кремния (VI)
4) оксидом фосфора (V) и цинком

11. Оксид цинка

1) растворяется в кислотах, но не реагирует с основаниями
2) растворяется в щелочах, но не реагирует с кислотами
3) реагирует с оксидом натрия, но не реагирует с водой
4) реагирует с оксидом калия и водой

12. Оксид хрома (III) реагирует с

1) оксидом калия
2) водой
3) оксидом серы (VI)
4) оксидом азота (I)

13. Оксид алюминия амфотерен, поскольку он способен взаимодействовать

1) как с азотной, так и серной кислотой
2) с водой и кислотами
3) с водой и щелочами
4) как с кислотами, так и со щелочами

14. Оксид алюминия реагирует с

1) сульфатом калия
2) оксидом калия
3) оксидом азота (II)
4) оксидом углерода (IV)

15. Оксид серы (VI) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом лития и углекислым газом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом калия
4) кислородом и натрием

16. Оксид фосфора (V) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кислородом и водородом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом натрия
4) водой и оксидом углерода (II)

17. Оксид серы (VI) не взаимодействует с

1) водой
2) хлоридом калия
3) гидроксидом натрия
4) оксидом бария

18. Оксид серы (IV) взаимодействует с

1) оксидом углерода (IV) и водой
2) оксидом фосфора (V) и водой
3) сульфатом калия и водой
4) оксидом кальция и гидроксидом натрия

19. Оксид серы (IV) не взаимодействует с

1) водой
2) фосфатом кальция
3) раствором гидроксида натрия
4) гидроксидом кальция

20. Оксид хлора (VII) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кальцием и углекислым газом
2) водой и углеродом
3) водой и оксидом калия
4) кислородом и азотом

21. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

22. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

23. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

24. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) CaO + SiO₂ →
Б) CaO + H₃PO₄ (разб.) →
В) CaO + HCl →

25. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + HCl →
Б) ZnO + NaOH ⎯⎯ H₂O →
В) ZnO + Na₂O ⎯⎯ сплавление →

26. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + H₃PO₄ →
Б) ZnO + NaOH + H₂O →
В) ZnO + C →

27. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

28. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

29. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

30. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) SO₂ + H₂S →
Б) SO₂ (изб.) + NaOH →
В) SO₂ + NaOH (изб.) →

31. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для третьего превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

32. Дана схема превращений:

33. Дана схема превращений:

34. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для первого превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

35. Дана схема превращений:

36. Дана схема превращений:

37. Дана схема превращений:

38. Дана схема превращений:

39. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для второго превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

40. Дана схема превращений: