При изучении химических свойств воды вы узнали, что многие оксиды (окислы) неметаллов, вступая в реакцию с водой, образуют кислоты, например:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + Q
Некоторые оксиды металлов, взаимодействуя с водой, образуют основания (щелочи), например:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 + Q
Однако свойство оксидов вступать в реакцию с водой не является общим для всех веществ этого класса. Многие оксиды, например двуокись кремния SiO 2 , оксид углерода СО, оксид азота NO, оксид меди CuO, оксид железа Fe 2 O 3 и др., не взаимодействуют с водой.
Взаимодействие оксидов с кислотами
Вам известно, что некоторые оксиды металлов вступают в реакцию с кислотами с образованием соли и воды, например:
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
Взаимодействие оксидов с основаниями
Некоторые оксиды (углекислый газ СO 2 , сернистый газ SO 2 , фосфорный ангидрид Р 2 O 5 и др.) не вступают в реакцию с кислотами с образованием соли и воды. Выясним: не взаимодействуют ли они с основаниями?
Сухую колбу наполним углекислым газом и насыплем в нее едкий натр NaOH. Закроем колбу резиновой пробкой с вставленной в нее стеклянной трубкой и надетой на ее свободный конец резиновой трубкой с зажимом. Прикоснувшись рукой к колбе, мы ощутим разогревание стекла. На внутренних стенках колбы появились капли воды. Все это – признаки химической реакции . Если углекислый газ вступил в реакцию с едким натром, то можно предполагать, что в колбе создалось разрежение. Чтобы это проверить, после того когда колба охладится до комнатной температуры, опустим конец резиновой трубки прибора в кристаллизатор с водой и откроем зажим. Вода быстро устремится в колбу. Наше предположение о разрежении в колбе подтвердилось – углекислый газ взаимодействует с едким натром. Одним из продуктов реакции является вода. Каков состав образовавшегося твердого вещества?
NaOH + CO 2 = H 2 O + ? + Q
Известно, что углекислому газу соответствует гидрат оксида (окисла) – угольная кислота Н 2 СO 3 . Образовавшееся в колбе твердое вещество – соль угольной кислоты – углекислый натрий Na 2 CO 3 .
Для образования молекулы углекислого натрия потребуется две молекулы едкого натра:
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O + Q
При взаимодействии углекислого газа с едким натром получилась соль углекислый натрий Na 2 CO 3 и вода.
Помимо углекислого газа, есть еще многие оксиды (окислы) (SO 2 , SO 3 , SiO 2 , Р 2 O 5 и др.), которые взаимодействуют со щелочами с образованием соли и воды.
|
Вы можете приобрести видеоурок (запись вебинара, 1,5 часа) и комплект теории по теме «Оксиды: получение и химические свойства». Стоимость материалов — 500 рублей. Оплата через систему Яндекс.Деньги (Visa, Mastercard, МИР, Maestro) по ссылке . Внимание! После оплаты необходимо прислать сообщение с пометкой «Оксиды» с указанием адреса электронной почты, на которую можно выслать ссылку для скачивания и просмотра вебинара. В течение суток после оплаты заказа и получения сообщения материалы вебинара поступят на вашу почту. Сообщение можно прислать одним из следующих способов:
Без сообщения мы не сможем идентифицировать платеж и отправить Вам материалы. |
Химические свойства кислотных оксидов
1. Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами и основаниями с образованием солей.
При этом действует правило — хотя бы одному из оксидов должен соответствовать сильный гидроксид (кислота или щелочь).
Кислотные оксиды сильных и растворимых кислот взаимодействуют с любыми основными оксидами и основаниями:
SO 3 + CuO = CuSO 4
SO 3 + Cu(OH) 2 = CuSO 4 + H 2 O
SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
SO 3 + Na 2 O = Na 2 SO 4
Кислотные оксиды нерастворимых в воде и неустойчивых или летучих кислот взаимодействуют только с сильными основаниями (щелочами) и их оксидами. При этом возможно образование кислых и основных солей, в зависимости от соотношения и состава реагентов.
Например , оксид натрия взаимодействует с оксидом углерода (IV), а оксид меди (II), которому соответствует нерастворимое основание Cu(OH) 2 — практически не взаимодействует с оксидом углерода (IV):
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3
CuO + CO 2 ≠
2. Кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием кислот.
Исключение — оксид кремния, которому соответствует нерастворимая кремниевая кислота. Оксиды, которым соответствуют неустойчивые кислоты, как правило, реагируют с водой обратимо и в очень малой степени.
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
3. Кислотные оксиды взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием соли или соли и воды.
Обратите внимание — с амфотерными оксидами и гидроксидами взаимодействуют, как правило, только оксиды сильных или средних кислот!
Например , ангидрид серной кислоты (оксид серы (VI)) взаимодействует с оксидом алюминия и гидроксидом алюминия с образованием соли — сульфата алюминия:
3SO 3 + Al 2 O 3 = Al 2 (SO 4) 3
3SO 3 + 2Al(OH) 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
А вот оксид углерода (IV), которому соответствует слабая угольная кислота, с оксидом алюминия и гидроксидом алюминия уже не взаимодействует:
CO 2 + Al 2 O 3 ≠
CO 2 + Al(OH) 3 ≠
4. Кислотные оксиды взаимодействуют с солями летучих кислот.
При этом действует правило: в расплаве менее летучие кислоты и их оксиды вытесняют более летучие кислоты и их оксиды из их солей .
Например , твердый оксид кремния SiO 2 вытеснит более летучий углекислый газ из карбоната кальция при сплавлении:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2
5. Кислотные оксиды способны проявлять окислительные свойства.
Как правило, оксиды элементов в высшей степени окисления — типичные (SO 3 , N 2 O 5 , CrO 3 и др.) . Сильные окислительные свойства проявляют и некоторые элементы с промежуточной степенью окисления (NO 2 и др.).
6. Восстановительные свойства.
Восстановительные свойства, как правило, проявляют оксиды элементов в промежуточной степени окисления (CO, NO, SO 2 и др.). При этом они окисляются до высшей или ближайшей устойчивой степени окисления.
Например , оксид серы (IV) окисляется кислородом до оксида серы (VI):
2SO 2 + O 2 = 2SO 3
Химические свойства воды
Взаимодействие воды с металлами.
Если в цилиндр с водой опустить стружки кальция, то от поверхности кальция начнут отрываться пузырьки газа, как от поверхности цинка, помещен-ного в раствор серной кислоты. При поднесении зажженной лучинки к отверстию цилиндра мы будем наблюдать вспышки. Это горит водород. Вода в цилиндре мутнеет. Появившиеся в цилиндре белые взвешенные частицы - гидроксид кальция Са(ОН)2. Протекающая реакция выражается уравнением:
Са + 2Н 2 0 = 2Са (ОН) 2 + Н 2
При этой реакции из молекулы воды Н 2 О, которую можно представить как Н-ОН (группа - ОН - гидроксогруппа), -ОН переходит в состав гидроксида кальция. Так как атом кальция двухвалентен, то он вытесняет из двух молекул воды два атома водорода, а оставшиеся две группы -ОН соединяются с атомом кальция.
Еще энергичнее протекает реакция натрия с водой. Опустим кусочек натрия в стакан с водой. Натрий всплывает на ее поверхность, плавится, превращаясь в блестящую каплю. Она быстроперемещаетсяпоповерхностиводы,издаваяшипение и уменьшаясь в размерах. Выпарив раствор, мы обнаружим твердое белое вещество - гидроксид натрия NaOH
2Na + 2НОН = 2NaOH + Н 2
Натрий и кальций принадлежат к числу наиболее химически активных.
Взаимодействие воды с оксидами неметаллов .
Сожжем в бан-ке на ложечке красный фосфор. Прильем немного воды и подож-дем, пока получившийся оксид фосфора (V) Р 2 0 5 растворится. Добавим к раствору несколько капель фиолетового лакмуса. Лакмус окрасится в красный цвет. Значит, в растворе содер-житсякислота.Оксидфосфора(V)соединяетсясводой,и получается фосфорная кислота Н 3 Р0 4:
Р 2 0 5 + ЗН 2 0 = 2Н 3 Р0 4
Сожжем в банке, в которую налито немного воды, серу и получившийся раствор иссле-дуем раствором лакмуса. Он тоже окрасится в красный цвет. Оксид серы (IV) S0 2 , образовавшийся при сгорании серы, соединился с водой, и по-лучилась сернистаякислота:
S0 2 + H 2 0 = H 2 S0 2
Оксид се-ры (VI), взаимодействуя с водой, образует серную кисло-ту H 2 S0 4:
SO 2 + Н 2 О = H 2 S0 4
Азот может образовать ок-сид N205, при взаимодействии которого с водой образуется азотная кислота:
N 2 0 5 + Н 2 0 = 2HN0 3
Соединения оксидов неметаллов с водой относят к кислотам.
Взаимодействие воды с оксидами металлов.
Рассмотрим те-перь отношение к воде оксидов металлов. Насыплем в стакан-чики оксид меди СиО, оксид железа Fe 2 0 3 , оксид цинка ZnO и оксид кальция СаО и прильем в каждый немного воды. Оксиды меди, железа и цинка в воде не растворяются и не соединяются с ней. Иначе ведет себя оксид кальция, или негашеная из-весть.
При обливании кусков негашеной извести водой наблюдается такое сильное разогревание, что часть воды превращается в пар, а куски негашеной извести, рассыпаясь, превращаются в сухой рыхлый порошок - гашеную известь, или гидроксид кальцияCa(OH) 2:
СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2
Подобно оксиду кальция, соединяются с водой оксиды нат-рия и калия:
Na 2 0 + H 2 0 = 2NaOH
К 2 0+Н 2 0 = 2КОН
При этих реакциях образуются гидроксид натрия NaOH и гидроксид калия КОН.
Таким образом, одни оксиды металлов не реагируют с водой (их большинство) другие (оксид калия, оксид натрия, оксид кальция, оксид бария и др.) соединяются с ней, образуя гидроксиды, которые относятся к основаниям.
(Неорганическая химия 7-8 класс автор Ю. В. Ходаков и др.)
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 .
Оксиды.
Это – сложные вещества состоящие из ДВУХ элементов, один из которых кислород. Например:
CuO– оксид меди(II)
AI 2 O 3 – оксид алюминия
SO 3 – оксид серы (VI)
Оксиды делятся (их классифицируют) на 4 группы:
Na 2 O– Оксид натрия
СаО – Оксид кальция
Fe 2 O 3 – оксид железа (III)
2). Кислотные – Это оксидынеметаллов . А иногда и металлов если степень окисления металла > 4. Например:
СО 2 – Оксид углерода (IV)
Р 2 О 5 – Оксид фосфора (V)
SO 3 – Оксид серы (VI)
3). Амфотерные – Это оксиды которые имеют свойства, как основных так и кислотных оксидов. Необходимо знать пять наиболее часто встречающихся амфотерных оксидов:
BeO–оксид бериллия
ZnO– Оксид цинка
AI 2 O 3 – Оксид алюминия
Cr 2 O 3 – Оксид хрома (III)
Fe 2 O 3 – Оксид железа (III)
4). Несолеобразующие (безразличные) – Это оксиды которые не проявляют свойств ни основных, ни кислотных оксидов. Необходимо запомнить три оксида:
СО – оксид углерода (II) угарный газ
NO– оксид азота (II)
N 2 O– оксид азота (I) веселящий газ, закись азота
Способы получения оксидов.
1). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом простого вещества:
4Na + O 2 = 2Na 2 O
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом сложного вещества (состоящего из двух элементов ) при этом образуются два оксида.
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
3). Разложение трех слабых кислот. Другие не разлагаются. При этом образуются – кислотный оксид и вода.
Н 2 СО 3 = Н 2 О + СО 2
Н 2 SO 3 = H 2 O + SO 2
H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2
4). Разложение нерастворимых оснований. Образуются основный оксид и вода.
Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
5). Разложение нерастворимых солей. Образуются основный оксид и кислотный оксид.
СаСО 3 = СаО + СО 2
МgSO 3 = MgO + SO 2
Химические свойства.
I . Основных оксидов.
щелочь.
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
СuO + H 2 O = реакция не протекает, т.к. возможное основание в состав которого входит медь - нерастворимо
2). Взаимодействие с кислотами, при этом образуется соль и вода. (Основный оксид и кислоты реагируют ВСЕГДА)
К 2 О + 2НСI = 2KCl + H 2 O
CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O
3). Взаимодействие с кислотными оксидами, при этом образуется соль.
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2
4). Взаимодействие с водородом, при этом образуется металл и вода.
CuO + H 2 = Cu + H 2 O
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
II. Кислотных оксидов.
1). Взаимодействие с водой, при этом должна образоваться кислота. (Только SiO 2 не взаимодействует с водой)
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4
2). Взаимодействие с растворимыми основаниями (щелочами). При этом образуется соль и вода.
SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O
N 2 O 5 + 2KOH = 2KNO 3 + H 2 O
3). Взаимодействие с основными оксидами. При этом образуется только соль.
N 2 O 5 + K 2 O = 2KNO 3
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3
Основные упражнения.
1). Закончить уравнение реакции. Определить её тип.
К 2 О + Р 2 О 5 =
Решение.
Что бы записать, что образуется в результате – необходимо определить – какие вещества вступили в реакцию – здесь это оксид калия (основный) и оксид фосфора (кислотный) согласно свойств – в результате должна получиться СОЛЬ (смотри свойство № 3) а соль состоит из атомов металлов (в нашем случае калия) и кислотного остатка в состав которого входит фосфор (т.е. РО 4 -3 – фосфат) Поэтому
3К 2 О + Р 2 О 5 = 2К 3 РО 4
тип реакции – соединение (так как вступают в реакцию два вещества, а образуется – одно)
2). Осуществить превращения (цепочка).
Са → СаО → Са(ОН) 2 → СаСО 3 → СаО
Решение
Для выполнения этого упражнения необходимо помнить, что каждая стрелочка это одно уравнение (одна химическая реакция). Пронумеруем каждую стрелочку. Следовательно, необходимо записать 4 уравнения. Вещество записанное слева от стрелочки(исходное вещество) вступает в реакцию, а вещество записанное справа – образуется в результате реакции(продукт реакции). Расшифруем первую часть записи:
Са + …..→ СаО Мы обращаем внимание, что вступает в реакцию простое вещество, а образуется оксид. Зная способы получения оксидов (№ 1) приходим к выводу, что в данной реакции необходимо добавить –кислород (О 2)
2Са + О 2 → 2СаО
Переходим к превращению № 2
СаО → Са(ОН) 2
СаО + ……→ Са(ОН) 2
Приходим к выводу, что здесь необходимо применить свойство основных оксидов – взаимодействие с водой, т.к. только в этом случае из оксида образуется основание.
СаО + Н 2 О → Са(ОН) 2
Переходим к превращению № 3
Са(ОН) 2 → СаСО 3
Сa(OH) 2 + ….. = CaCO 3 + …….
Приходим к выводу, что здесь речь идет об углекислом газе СО 2 т.к. только он при взаимодействии со щелочами образует соль (смотри свойство № 2 кислотных оксидов)
Сa(OH) 2 + СО 2 = CaCO 3 + Н 2 О
Переходим к превращению № 4
СаСО 3 → СаО
СаСО 3 = ….. СаО + ……
Приходим к выводу что здесь образуется еще СО 2 , т.к. СаСО 3 нерастворимая соль и именно при разложении таких веществ образуются оксиды.
СаСО 3 = СаО + СО 2
3). С какими из перечисленных веществ взаимодействует СО 2 . Напишите уравнения реакций.
А). Соляная кислота Б). Гидроксид натрия В). Оксид калия г). Вода
Д). Водород Е). Оксид серы (IV).
Определяем, что СО 2 – это кислотный оксид. А кислотные оксиды вступают в реакции с водой, щелочами и основными оксидами … Следовательно из приведенного списка выбираем ответы Б, В, Г И именно с ними записываем уравнения реакций:
1). СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3
