Основный оксид плюс амфотерный оксид: Химические свойства оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

Химические свойства оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

1. Основные оксиды, образованные щелочными и щелочноземельными металлами, взаимодействуют с водой, образуя растворимое в воде основание — щёлочи.

Основный оксид + вода → основание.

Например, при взаимодействии оксида кальция с водой образуется гидроксид кальция:

CaO+h3O→Ca(OH)2.

 

2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

Основный оксид + кислота → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида меди с серной кислотой образуются сульфат меди и вода:

CuO+h3SO4→CuSO4+h3O.

 

 

3. Основные оксиды могут взаимодействовать с оксидами, принадлежащими к другим классам, образуя соли.

Основный оксид + кислотный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида магния с углекислым газом образуется карбонат магния:

MgO+CO2→MgCO3.

Химические свойства кислотных оксидов

1. Кислотные оксиды могут взаимодействовать с водой, образуя кислоты.

Кислотный оксид + вода → кислота.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(VI\)) с водой образуется серная кислота:

SO3+h3O→h3SO4.

 

Обрати внимание!

Оксид кремния SiO2 с водой не реагирует.

 

2. Кислотные оксиды взаимодействуют со щелочами, образуя соль и воду.

Кислотный оксид + основание → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(IV\)) с гидроксидом натрия образуются сульфит натрия и вода:

SO2+2NaOH→Na2SO3+h3O.

3. Кислотные оксиды могут реагировать с основными оксидами, образуя соли.

Кислотный оксид + основный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида углерода(\(IV\)) с оксидом кальция образуется карбонат кальция:

CO2+CaO→CaCO3.

 

Химические свойства амфотерных оксидов

1. Амфотерные оксиды при взаимодействии с кислотой или кислотным оксидом проявляют свойства, характерные для основных оксидов. Так же, как основные оксиды, они взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

 

Например, при взаимодействии оксида цинка с соляной кислотой образуется хлорид цинка и вода:

ZnO+2HCl→ZnCl2+h3O.

 

2. Амфотерные оксиды при взаимодействии со щёлочью или с оксидом щелочного или щелочноземельного металла проявляют кислотные свойства. При сплавлении их со щелочами протекает химическая реакция, в результате которой образуются соль и вода.

 

Например, при сплавлении оксида цинка с гидроксидом калия образуется цинкат калия и вода: 

ZnO+2KOH→K2ZnO2+h3O.

 

Если же с гидроксидом калия сплавить оксид алюминия, кроме воды образуется алюминат калия: Al2O3+2KOH→2KAlO2+h3O.

Химические свойства амфотерных оксидов | CHEMEGE.RU

Перед изучением этого раздела рекомендую изучить следующие темы:

Классификация неорганических веществ

Классификация оксидов, способы их получения

Химические свойства основных оксидов

Химические свойства кислотных оксидов

Амфотерные оксиды проявляют свойства и основных, и кислотных. От основных отличаются только тем, что могут взаимодействовать с растворами и расплавами щелочей и с расплавами основных оксидов, которым соответствуют щелочи.

1. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами  и кислотными оксидами.

При этом амфотерные оксиды взаимодействуют, как правило, с сильными и средними кислотами и их оксидами.

Например, оксид алюминия взаимодействует с соляной кислотой, оксидом серы (VI), но не взаимодействует с углекислым газом и кремниевой кислотой:

амфотерный оксид + кислота = соль + вода

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

амфотерный оксид + кислотный оксид = соль

Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃

Al₂O₃ + CO₂ ≠

Al₂O₃ + H₂SiO₃ ≠

2. Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.

Оксиды взаимодействуют с водой, только когда им соответствуют растворимые гидроксиды, а все амфотерные гидроксиды — нерастворимые.

амфотерный оксид + вода ≠

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами.

При этом механизм реакции и продукты различаются в зависимости от условий проведения процесса — в растворе или расплаве.

В растворе образуются комплексные соли, в расплаве — обычные соли.

Формулы комплексных гидроксосолей составляем по схеме:

1. Сначала записываем центральный атом-комплекообразователь (это, как правило, амфотерный металл).
2. Затем дописываем к центральному атому лиганды — гидроксогруппы. Число лигандов в 2 раза больше степени окисления центрального атома (исключение — комплекс алюминия, у него, как правило, 4 лиганда-гидроксогруппы).
3. Заключаем центральный атом и его лиганды в квадратные скобки, рассчитываем суммарный заряд комплексного иона.
4. Дописываем необходимое количество внешних ионов. В случае гидроксокомплексов это — ионы основного металла.

Основные продукты взаимодействия соединений амфотерных металлов со щелочами сведем в таблицу.

Металлы	В расплаве щелочи	В растворе щелочи
Степень окисле-ния  +2  (Zn, Sn, Be)	Соль состава X2 YO2*. Например:   Na2ZnO2	Комплексная соль состава Х2[Y(OH)4]*. Например: Na2[Zn(OH)4]
Степень окисле-ния  +3   (Al, Cr, Fe)	Соль состава XYO2 (мета-форма) или X3YO3 (орто-форма). Например: NaAlO2 или  Na3AlO3	Na3[Al(OH)6] или Na[Al(OH)4 Комплексная соль состава Х3[Y(OH)6]* или реже  Х[Y(OH)4]. Например: Na[Al(OH)4]

* здесь Х — щелочной металл, Y — амфотерный металл.

Исключение — железо не образует гидроксокомплексы в растворе щелочи!

Например:

амфотерный оксид + щелочь (расплав) = соль + вода

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂

O

амфотерный оксид + щелочь (раствор) = комплексная соль

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными оксидами.

При этом взаимодействие возможно только с основными оксидами, которым соответствуют щелочи и только в расплаве. В растворе основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

амфотерный оксид + основный оксид = соль + вода

Al₂O₃ + Na₂O = 2NaAlO₂

5. Окислительные и восстановительные свойства.

Амфотерные оксиды способны выступать и как окислители, и как восстановители и подчиняются тем же закономерностям, что и основные оксиды. Окислительно-восстановительные свойства амфотерных оксидов подробно рассмотрены в статье про основные оксиды.

6. Амфотерные 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 алюминия Al₂O₃ вытеснит более летучий углекислый газ из карбоната натрия при сплавлении:

Na₂CO₃ + Al₂O₃ = 2NaAlO₂ + CO₂

 

Химические свойства основных классов неорганических соединений. Оксиды, кислоты, основания, соли

Кислотные оксиды

1. Кислотный оксид + вода = кислота (исключение — SiO₂)
   SO₃ + H₂O = H₂SO₄
   Cl₂O₇ + H₂O = 2HClO₄
2. Кислотный оксид + щелочь = соль + вода
   SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H
   2O
   P₂O₅ + 6KOH = 2K₃PO₄ + 3H₂O
3. Кислотный оксид + основный оксид = соль
   _{CO2 + BaO = BaCO3
   SiO2 + K2O = K2SiO3}

---

Основные оксиды

1. Основный оксид + вода = щелочь (в реакцию вступают оксиды щелочных и щелочноземельных металлов)
   _{CaO + H2O = Ca(OH)2
   Na2O + H2O = 2NaOH}
2. Основный оксид + кислота = соль + вода
   _{CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
   3K2O + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O}
3. Основный оксид + кислотный оксид = соль
   _{MgO + CO2 = MgCO3
   Na2O + N2O5 = 2NaNO3}

Оксиды. Классификация, получение, свойства. Часть I

Оксиды. Классификация, получение, свойства. Часть II

Оксиды. Классификация, получение, свойства. Часть III

---

Амфотерные оксиды

1. Амфотерный оксид + кислота = соль + вода
   _{Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
   ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O}
2. Амфотерный оксид + щелочь = соль (+ вода)
   _{ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O (Правильнее: ZnO + 2KOH + H2O = K2[Zn(OH)4])
   Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O (Правильнее: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4])}
3. Амфотерный оксид + кислотный оксид = соль
   _{ZnO + CO2 = ZnCO3}
4. Амфотерный оксид + основный оксид = соль (при сплавлении)
   ZnO + Na₂O = Na₂ZnO₂
   Al
   2O₃ + K₂O = 2KAlO₂
   Cr₂O₃ + CaO = Ca(CrO₂)₂

---

Кислоты

1. Кислота + основный оксид = соль + вода
   _{2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O
   3H2SO4 + Fe2O3 = Fe2(SO4)3 + 3H2O}
2. Кислота + амфотерный оксид = соль + вода
   _{3H2SO4 + Cr2O3 = Cr2(SO4)3 + 3H2O
   2HBr + ZnO = ZnBr2 + H2O}
3. Кислота + основание = соль + вода
   _{H2SiO3 + 2KOH = K2SiO3 + 2H2O
   2HBr + Ni(OH)2 = NiBr2 + 2H2O}
4. Кислота + амфотерный гидроксид = соль + вода
   _{3HCl + Cr(OH)3 = CrCl3 + 3H2O
   2HNO3 + Zn(OH)2 = Zn(NO3)2 + 2H2O}
5. Сильная кислота + соль слабой кислоты = слабая кислота + соль сильной кислоты
   _{2HBr + CaCO3 = CaBr2 + H2O + CO2
   H2S + K2SiO3 = K2S + H2SiO3}
6. Кислота + металл (находящийся в ряду напряжений левее водорода) = соль + водород
   _{2HCl + Zn = ZnCl2 + H2
   H2SO4 (разб.) + Fe = FeSO4 + H2
   Важно: кислоты-окислители (HNO3, конц. H2SO4) реагируют с металлами по-другому.}

---

Амфотерные гидроксиды

1. Амфотерный гидроксид + кислота = соль + вода
   2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 6H
   2O
   Be(OH)₂ + 2HCl = BeCl₂ + 2H₂O
2. Амфотерный гидроксид + щелочь = соль + вода (при сплавлении)
   _{Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O
   Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O}
3. Амфотерный гидроксид + щелочь = соль (в водном растворе)
   _{Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
   Sn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Sn(OH)4]
   Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
   Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
   Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]}

---

Щелочи

1. Щелочь + кислотный оксид = соль + вода
   _{Ba(OH)2 + N2O5 = Ba(NO3)2 + H2O
   2NaOH + CO2 = Na2СO3 + H2O}
2. Щелочь + кислота = соль + вода
   _{3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O
   Bа(OH)2 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + 2H2O}
3. Щелочь + амфотерный оксид = соль + вода
   _{2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O (Правильнее: 2NaOH + ZnO + H2O = Na2[Zn(OH)4])}
4. Щелочь + амфотерный гидроксид = соль (в водном растворе)
   _{2NaOH + Zn(OH)2 = Na2[Zn(OH)4]
   NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]}
5. Щелочь + растворимая соль = нерастворимое основание + соль
   _{Ca(OH)2 + Cu(NO3)2 = Cu(OH)2 + Ca(NO3)2
   3KOH + FeCl3 = Fe(OH)3 + 3KCl}
6. Щелочь + металл (Al, Zn) + вода = соль + водород
   _{2NaOH + Zn + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
   2KOH + 2Al + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2}

---

Соли

1. Соль слабой кислоты + сильная кислота = соль сильной кислоты + слабая кислота
   _{Na2SiO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2SiO3
   BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2 (H2CO3)}
2. Растворимая соль + растворимая соль = нерастворимая соль + соль
   _{Pb(NO3)2 + K2S = PbS + 2KNO3
   СaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl}
3. Растворимая соль + щелочь = соль + нерастворимое основание
   _{Cu(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Cu(OH)2
   2FeCl3 + 3Ba(OH)2 = 3BaCl2 + 2Fe(OH)3}
4. Растворимая соль металла (*) + металл (**) = соль металла (**) + металл (*)
   _{Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
   Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
   Важно: 1) металл (**) должен находиться в ряду напряжений левее металла (*), 2) металл (**) НЕ должен реагировать с водой.}

---

Возможно, вам также будут интересны другие разделы справочника по химии:

Химические свойства оксидов для ЕГЭ 2021 / Блог / Справочник :: Бингоскул

Классификация оксидов:

1 группа — несолеобразующие — N₂O, NO, CO, SiO.

2 группа — солеобразующие:

1. Основные — это такие оксиды, которым соответствуют основания. Оксиды металлов, степень окисления которых +1, +2 : Na₂O, CaO, CuO, FeO, CrO. Реагируют с избытком кислоты с образованием соли и воды. Основным оксидам соответствуют основания: 1) щелочные металлы; 2) щелочноземельные металлы; 3) некоторые — CrO, MnO, FeO. Типичные реакции основных оксидов:
   • Основный оксид + кислота → соль + вода (реакция обмена).
   • Основный оксид + кислотный оксид → соль (реакция соединения)
   • Основный оксид + вода → щелочь (реакция соединения).


2. Кислотные —— это такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Оксиды неметаллов. Оксиды металлов, степень окисления которых > +5: SO₂, SO₃, P₂O₅, CrO₃, Mn₂O₇. Реагируют с избытком щелочи с образованием соли и воды. Типичные реакции кислотных оксидов:
   • Кислотный оксид + основание → соль + вода (реакция обмена).
   • Кислотный оксид + основный оксид → соль (реакция соединения).
   • Кислотный оксид + вода → кислота (реакция соединения)


3. Амфотерные — это оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Оксиды металлов, степень окисления которых +2, +3, +4: BeO, ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃, MnO₂. Взаимодействуют как с кислотами так и с основаниями. Реагируют с основными и кислотными оксидами. Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются. Типичные реакции амфотерных оксидов:
   • Амфотерный оксид + кислота → соль + вода (реакция обмена).
   • Амфотерный оксид + основание → соль + вода или комплексное соединение.

Оксид углерода 2 и 4

Оксид углерода(II) в химическом отношении – инертное вещество. Не реагирует с водой, однако при нагревании с расплавленными щелочами образует соли муравьиной кислоты: CO + NaOH = HCOONa.

 

Взаимодействие с кислородом

При нагревании в кислороде сгорает красивым синим пламенем: 2СО + О₂ = 2СО₂.

 

Взаимодействие с водородом: СО + Н₂ = С + Н₂О.

 

Взаимодействие с другими неметаллами. При облучении и в присутствии катализатора взаимодействует с галогенами: СО + Cl₂ = COCl₂ (фосген). и серой СО + S = COS (карбонилсульфид).

 

Восстановительные свойства

СО – энергичный восстановитель. Восстанавливает многие металлы из их оксидов:

C⁺²O + CuO = Сu + C⁺⁴O₂.

 

Взаимодействие с переходными металлами

С переходными металлами образует карбонилы:

• Ni + 4CO = Ni(CO)₄;
• Fe + 5CO = Fe(CO)₅.

 

Оксид углерода (IV) (углекислый газ, диоксид углерода, двуокись углерода,угольный ангидрид) — CO₂, бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом. Химически оксид углерода (IV) инертен.

 

Окислительные свойства

С сильными восстановителями при высоких температурах проявляет окислительные свойства. Углем восстанавливается до угарного газа: С + СО₂ = 2СО.

Магний, зажженный на воздухе, продолжает гореть и в атмосфере углекислого газа: 2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

 

Свойства кислотного оксида

Типичный кислотный оксид. Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты:

• Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃,
• 2NaOH + CO2 = Na₂CO₃ + H₂O,
• NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

 

Качественна реакция — для обнаружения углекислого газа является помутнение известковой воды:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

 

В начале реакции образуется белый осадок, который исчезает при длительном пропускании CO₂ через известковую воду, т.к. нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат: CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Сa(HCO₃)₂.

---

Изучай химические свойства

Решай с ответами:

Свойства оксидов, основные оксиды, кислотные оксиды. Получение оксидов. Оксиды азота

Свойства оксидов

Оксиды — это сложные химические вещества, представляющие собой химические соединения простых элементов с кислородом. Они бывают солеобразующими и не образующие соли. При этом солеобразующие бывают 3-х типов: основными (от слова «основание»), кислотными и амфотерными.
Примером окислов, не образующих соли, могут быть: NO (окись азота) — представляет собой бесцветный газ, без запаха. Он образуется во время грозы в атмосфере. CO (окись углерода) — газ без запаха, образуется при сгорании угля. Его обычно называют угарным газом. Существуют и другие окислы, не образующие соли. Теперь разберём подробнее каждый вид солеобразующих окислов.

Основные оксиды

Основные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами. Например, к основным относятся следующие:
K₂O (окись калия), CaO (окись кальция), FeO (окись железа 2-валентного).

Рассмотрим химические свойства оксидов на примерах

1. Взаимодействие с водой:
— взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи)

CaO+H₂O→ Ca(OH)₂ (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)

2. Взаимодействие с кислотами:
— взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде)

CaO+H₂SO₄→ CaSO₄+ H₂O (Кристаллы этого вещества CaSO₄ известны всем под названием «гипс»).

3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли

CaO+CO₂→ CaCO₃ (Это вещество известно всем — обычный мел!)

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами.

Примерами кислотных окислов могут быть:

CO₂ (всем известный углекислый газ), P₂O₅ — оксид фосфора (образуется при сгорании на воздухе белого фосфора), SO₃ — триокись серы — это вещество используют для получения серной кислоты.

— химическая реакция с водой

CO₂+H₂O→ H₂CO₃ — это вещество — угольная кислота — одна из слабых кислот, её добавляют в газированную воду для «пузырьков» газа. С повышением температуры растворимость газа в воде уменьшается, а его излишек выходит в виде пузырьков.

— реакция с щелочами (основаниями):

CO₂+2NaOH→ Na₂CO₃+H₂O- образовавшееся вещество (соль) широко используется в хозяйстве. Её название — кальцинированная сода или стиральная сода, — отличное моющее средство для подгоревших кастрюль, жира, пригара. Голыми руками работать не рекомендую!

— реакция с основными оксидами:

CO₂+MgO→ MgCO₃ — получившая соль — карбонат магния — ещё называется «горькая соль».

Амфотерные оксиды

Амфотерные оксиды — это сложные химические вещества, также относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово «амфотерный» в нашем случае относится к оксидам металлов.

Примером амфотерных оксидов могут быть:

ZnO — окись цинка (белый порошок, часто применяемый в медицине для изготовления масок и кремов), Al₂O₃ — окись алюминия (называют еще «глинозёмом»).

Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами. Например:

— реакция с кислотным оксидом:

ZnO+H₂CO₃→ ZnCO₃ + H₂O — Образовавшееся вещество — раствор соли «карбоната цинка» в воде.

— реакция с основаниями:

ZnO+2NaOH→ Na₂ZnO₂+H₂O — полученное вещество — двойная соль натрия и цинка.

Получение оксидов

Получение оксидов производят различными способами. Это может происходить физическим и химическим способами. Самым простым способом является химическое взаимодействие простых элементов с кислородом. Например, результатом процесса горения или одним из продуктов этой химической реакции являются оксиды. Например, если раскалённое железный прутик, да и не только железный (можно взять цинк Zn, олово Sn, свинец Pb, медь Cu, — вообщем то, что имеется под рукой) поместить в колбу с кислородом, то произойдёт химическая реакция окисления железа, которая сопровождается яркой вспышкой и искрами. Продуктом реакции будет чёрный порошок оксида железа FeO:

2Fe+O₂→ 2FeO

Полностью аналогичны химические реакции с другими металлами и неметаллами. Цинк сгорает в кислороде с образованием окисла цинка

2Zn+O₂→ 2ZnO

Горение угля сопровождается образованием сразу двух окислов: угарного газа и углекислого газа

2C+O₂→ 2CO — образование угарного газа.

C+O₂→ CO₂ — образование углекислого газа. Этот газ образуется если кислорода имеется в более, чем достаточном количестве, то есть в любом случае сначала протекает реакция с образованием угарного газа, а потом угарный газ окисляется, превращаясь в углекислый газ.

Получение оксидов можно осуществить другим способом — путём химической реакции разложения. Например, для получения окисла железа или окисла алюминия необходимо прокалить на огне соответствующие основания этих металлов:

Fe(OH)₂→ FeO+H₂O

Твёрдый оксид алюминия — минерал корундОксид железа (III). Поверхность планеты Марс имеет красновато-оранжевый цвет из-за наличия в грунте оксида железа (III).Твёрдый оксид алюминия — корундРастворы оксидов

2Al(OH)₃→ Al₂O₃+3H₂O,
а также при разложении отдельных кислот:

H₂CO₃→ H₂O+CO₂ — разложение угольной кислоты

H₂SO₃→ H₂O+SO₂ — разложение сернистой кислоты

Получение оксидов можно осуществить из солей металлов при сильном нагревании:

CaCO₃→ CaO+CO₂ — прокаливанием мела получают окись кальция (или негашенную известь) и углекислый газ.

2Cu(NO₃)₂→ 2CuO + 4NO₂ + O₂ — в этой реакции разложения получается сразу два окисла: меди CuO (чёрного цвета) и азота NO₂ (его ещё называют бурым газом из-за его действительно бурого цвета).

Ещё одним способом, которым можно осуществить получение окислов — это окислительно-восстановительные реакции

Cu + 4HNO₃(конц.)→ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

S + 2H₂SO₄(конц.)→ 3SO₂ + 2H₂O

Оксиды хлора

Молекула ClO₂Молекула Cl₂O₇Закись азота N₂OАзотистый ангидрид N₂O₃Азотный ангидрид N₂O₅Бурый газ NO₂

Известны следующие оксиды хлора: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇. Все они, за исключением Cl₂O₇, имеют желтую или оранжевую окраску и не устойчивы, особенно ClO₂, Cl₂O₆. Все оксиды хлора взрывоопасны и являются очень сильными окислителями.

Реагируя с водой, они образуют соответствующие кислородсодержащие и хлорсодержащие кислоты:

Так, Cl₂O — кислотный оксид хлора хлорноватистой кислоты.

Cl₂O + H₂O→ 2HClO — Хлорноватистая кислота

ClO₂ — кислотный оксид хлора хлорноватистой и хлорноватой кислоты, так как при химической реакции с водой образует сразу две этих кислоты:

ClO₂ + H₂O→ HClO₂ + HClO₃

Cl₂O₆ — тоже кислотный оксид хлора хлорноватой и хлорной кислот:

Cl₂O₆ + H₂O→ HClO₃ + HClO₄

И, наконец, Cl₂O₇ — бесцветная жидкость — кислотный оксид хлора хлорной кислоты:

Cl₂O₇ + H₂O→ 2HClO₄

Оксиды азота

Азот — газ, который образует 5 различных соединений с кислородом — 5 оксидов азота. А именно:

— N₂O — гемиоксид азота. Другое его название известно в медицине под названием веселящий газ или закись азота — это бесцветный сладковатый и приятный на вкус на газ.
— NO — моноксид азота — бесцветный, не имеющий ни запаха ни вкуса газ.
— N₂O₃ — азотистый ангидрид — бесцветное кристаллическое вещество
— NO₂ — диоксид азота. Другое его название — бурый газ — газ действительно имеет буро-коричневый цвет
— N₂O₅ — азотный ангидрид — синяя жидкость, кипящая при температуре 3,5 ⁰C

Из всех этих перечисленных соединений азота наибольший интерес в промышленности представляют NO — моноксид азота и NO₂ — диоксид азота. Моноксид азота (NO) и закись азота N₂O не реагируют ни с водой, ни с щелочами. Азотистый ангидрид (N₂O₃) при реакции с водой образует слабую и неустойчивую азотистую кислоту HNO₂, которая на воздухе постепенно переходит в более стойкое химическое вещество азотную кислоту Рассмотрим некоторые химические свойства оксидов азота:

Реакция с водой:

2NO₂ + H₂O→ HNO₃ + HNO₂ — образуется сразу 2 кислоты: азотная кислота HNO₃ и азотистая кислота.

Реакция с щелочью:

2NO₂ + 2NaOH→ NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O — образуются две соли: нитрат натрия NaNO₃ (или натриевая селитра) и нитрит натрия (соль азотистой кислоты).

Реакция с солями:

2NO₂ + Na₂CO₃→ NaNO₃ + NaNO₂ + CO₂ — образуются образуются две соли: нитрат натрия и нитрит натрия, и выделяется углекислый газ.

Получают диоксид азота (NO₂) из моноксида азота (NO) с помощью химической реакции соединения c кислородом:

2NO + O₂→ 2NO₂

Оксиды железа

Железо образует два оксида: FeO — оксид железа (2-валентный) — порошок чёрного цвета, который получают восстановлением оксида железа (3-валентного) угарным газом по следующей химической реакции:

Fe₂O₃+CO→ 2FeO+CO₂

Этот основной оксид, легко вступающий в реакции с кислотами. Он обладает восстановительными свойствами и быстро окисляется в оксид железа (3-валентный).

4FeO +O₂→ 2Fe₂O₃

Оксид железа (3-валентный) — красно-бурый порошок (гематит), обладающий амфотерными свойствами (может взаимодействовать и с кислотами и со щелочами). Но кислотные свойства этого оксида выражены настолько слабо, что наиболее часто он его используют, как основной оксид .

Есть ещё так называемы смешанный оксид железа Fe₃O₄. Он образуется при горении железа, хорошо проводит электрический ток и обладает магнитными свойствами (его называют магнитным железняком или магнетитом). Если железо сгорает, то в результате реакции горения образуется окалина, состоящая сразу из двух оксидов: оксида железа (III) и (II) валентные.

Оксид серы

Сернистый газ SO₂

Оксид серы SO₂ — или сернистый газ относится к кислотным оксидам, но кислоту не образует, хотя отлично растворяется в воде — 40л оксида серы в 1 л воды (для удобства составления химических уравнений такой раствор называют сернистой кислотой).

При нормальных обстоятельствах — это бесцветный газ с резким и удушливым запахом горелой серы. При температуре всего -10 ⁰C его можно перевести в жидкое состояние.

В присутствии катализатора -оксида ванадия (V₂O₅) оксид серы присоединяет кислород и превращается в триоксид серы

2SO₂ +O₂→ 2SO₃

Растворённый в воде сернистый газ — оксид серы SO₂ — очень медленно окисляется, в результате чего сам раствор превращается в серную кислоту

Если сернистый газ пропускать через раствор щелочи, например, гидроксида натрия, то образуется сульфит натрия (или гидросульфит — смотря сколько взять щёлочи и сернистого газа)

NaOH + SO₂→ NaHSO₃ — сернистый газ взят в избытке

2NaOH + SO₂→ Na₂SO₃ + H₂O

Если сернистый газ не реагирует с водой, то почему его водный раствор даёт кислую реакцию?! Да, не реагирует, но он сам окисляется в воде, присоединяя к себе кислород. И получается, что в воде накапливаются свободные атомы водорода, которые и дают кислую реакцию (можете проверить каким-нибудь индикатором!)

Химия

ОКСИДЫ

Оглавление:
1. Определение
2. Классификация
3. Электролитическая диссоциация
4. Получение
5. Важнейшие химические свойства
6. Задания
7. Ответы

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород со степенью окисления -2.

КЛАССИФИКАЦИЯ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Оксиды не диссоциируют на ионы.

ВАЖНЕЙШИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Взаимодействие металлов с кислородом:  
4Li+O₂= 2Li₂O

2. Взаимодействие неметаллов с кислородом:
S+O₂= SO₂

3. Разложение оснований при нагревании:
Cu(OH)₂=CuO+H₂O

4. Разложение некоторых солей при нагревании:
CaCO₃= CaO+ CO₂

ВАЖНЕЙШИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Основные оксиды:
1. Основный оксид + вода = основание
Na₂O + H₂O = 2NaOH

2. Основный оксид + кислота = соль + вода
CaO + 2HCl = CaCl₂ +H₂O

3. Основный оксид + кислотный оксид = соль
Li₂O+CO₂ = Li₂CO₃

Кислотные оксиды:
1. Кислотный оксид + вода = кислота
P₂O₅+3H₂O = 2H₃PO₄

2. Кислотный оксид + основание = соль + вода
SO3 + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

3. Кислотный оксид + основный оксид = соль
CaO + SO₃ = CaSO₄

Амфотерные оксиды:
1. Амфотерный оксид + кислота = соль(1 типа) + вода
ZnO +H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O

2. Амфотерный оксид + щёлочь = соль(2 типа) + вода
ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

Оксиды некоторых металлов можно восстановить до металла при нагревании с углём, оксидом углерода(II), водородом или алюминием (алюминотермия).
Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3CO
CuO + H₂ = Cu + H₂O
Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃
NiO + CO = Ni + CO₂

ЗАДАНИЯ

 Задание 1. Из приведённого перечня выберите оксиды, назовите их, определите тип.
1)Na₂O₂ 2) Li₂O 3) Al ₂O₃ 4) FeO 5) P₂O₅ 6) CO₂  7) OF₂ 8) MgO

 Задание 2. С какими из перечисленных веществ может реагировать а) Li₂O б)CO₂ в)Al₂O₃
1)Na₂O 2)SO₃  3)H₂O  4)NaOH 5)H₂SO₄  6)Na₂SO₄  7)O₂  8) AlCl₃

ОТВЕТЫ.

Наверх

Реакции ионного обмена и условия их осуществления

Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления ($–2$).

Общая формула оксидов: $Э_{m}O_n$, где $m$ — число атомов элемента $Э$, а $n$ — число атомов кислорода. Оксиды могут быть твердыми (песок $SiO_2$, разновидности кварца), жидкими (оксид водорода $H_2O$), газообразными (оксиды углерода: углекислый $CO_2$ и угарный $CO$ газы). По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующими называются такие оксиды, которые не взаимодействуют ни со щелочами, ни с кислотами и не образуют солей. Их немного, в их 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: $CaO$ соответствует $Ca(OH)_2, Na_2O — NaOH$.

Типичные реакции основных оксидов:

1. Основный оксид + кислота → соль + вода (реакция обмена):

$CaO+2HNO_3=Ca(NO_3)_2+H_2O$.

2. Основный оксид + кислотный оксид → соль (реакция соединения):

$MgO+SiO_2{→}↖{t}MgSiO_3$.

3. Основный оксид + вода → щелочь (реакция соединения):

$K_2O+H_2O=2KOH$.

Кислотные оксиды — это такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Это оксиды неметаллов:

N2O5 соответствует $HNO_3, SO_3 — H_2SO_4, CO_2 — H_2CO_3, P_2O_5 — H_3PO_4$, а также оксиды металлов с большим значением степеней окисления: ${Cr}↖{+6}O_3$ соответствует $H_2CrO_4, {Mn_2}↖{+7}O_7 — HMnO_4$.

Типичные реакции кислотных оксидов:

1. Кислотный оксид + основание → соль + вода (реакция обмена):

$SO_2+2NaOH=Na_2SO_3+H_2O$.

2. Кислотный оксид + основный оксид → соль (реакция соединения):

$CaO+CO_2=CaCO_3$.

3. Кислотный оксид + вода → кислота (реакция соединения):

$N_2O_5+H_2O=2HNO_3$.

Такая реакция возможна, только если кислотный оксид растворим в воде.

Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Это $ZnO, Al_2O_3, Cr_2O_3, V_2O_5$. Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются.

Типичные реакции амфотерных оксидов:

1. Амфотерный оксид + кислота → соль + вода (реакция обмена):

$ZnO+2HCl=ZnCl_2+H_2O$.

2. Амфотерный оксид + основание → соль + вода или комплексное соединение:

$Al_2O_3+2NaOH+3H_2O{=2Na[Al(OH)_4],}↙{\text»тетрагидроксоалюминат натрия»}$

$Al_2O_3+2NaOH={2NaAlO_2}↙{\text»алюминат натрия»}+H_2O$.

Кислотно-основное поведение оксидов

На этой странице обсуждаются реакции оксидов элементов периода 3 (натрия в хлор) с водой, а также с кислотами или основаниями, где это необходимо (как и раньше, аргон опускается, потому что он не образует окись).

Краткое описание тенденции

Оксиды: Представляющие интерес оксиды приведены ниже:

Na 2 O	MgO	Al 2 O 3	SiO 2	П 4 О 10	СО 3	Класс 2 O 7
				П 4 О 6	СО 2	класс 2 O

Тенденцию кислотно-щелочного поведения можно резюмировать следующим образом:

Кислотность увеличивается слева направо, от сильно основных оксидов слева до сильнокислых справа, с амфотерным оксидом (оксидом алюминия) в середине.Амфотерный оксид — это оксид, который проявляет как кислотные, так и основные свойства.

Эта тенденция применима только к самым высоким оксидам отдельных элементов (см. Верхнюю строку таблицы) с наивысшими степенями окисления для этих элементов. Для других оксидов картина менее ясна. Кислотность неметаллических оксидов определяется в терминах кислотных растворов, образующихся в реакциях с водой — например, триоксид серы реагирует с водой с образованием серной кислоты. Однако все они будут реагировать с основаниями, такими как гидроксид натрия, с образованием солей, таких как сульфат натрия, как подробно описано ниже.

Оксид натрия

Оксид натрия — простой сильноосновной оксид. Он является основным, поскольку содержит ион оксида, O ^2-, который является очень сильным основанием с высокой тенденцией к объединению с ионами водорода.

Реакция с водой : Оксид натрия экзотермически реагирует с холодной водой с образованием раствора гидроксида натрия. Концентрированный раствор оксида натрия в воде будет иметь pH 14.

\ [Na_2O + H_2O \ стрелка вправо 2NaOH \]

Реакция с кислотами: Оксид натрия, как сильное основание, также реагирует с кислотами.Например, он реагирует с разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида натрия.

\ [Na_2O + 2HCl \ стрелка вправо 2NaCl + H_2O \]

Оксид магния

Оксид магния — еще один простой основной оксид, который также содержит ионы оксида. Однако он не такой сильно основной, как оксид натрия, потому что ионы оксида не так слабо связаны. В оксиде натрия твердое вещество удерживается вместе за счет притяжения между ионами 1+ и 2-. В оксиде магния притяжение составляет от 2+ до 2- ионов.Из-за более высокого заряда металла требуется больше энергии, чтобы разорвать эту ассоциацию. Даже с учетом других факторов (таких как энергия, выделяемая при ионно-дипольном взаимодействии между катионами и водой), общий эффект заключается в том, что реакции с участием оксида магния всегда будут менее экзотермическими, чем реакции оксида натрия.

Реакция с водой: На первый взгляд кажется, что порошок оксида магния не реагирует с водой. Однако pH полученного раствора составляет около 9, что указывает на образование гидроксид-ионов.Фактически, в реакции образуется некоторое количество гидроксида магния, но, поскольку этот компонент почти нерастворим, фактически растворяется небольшое количество гидроксид-ионов. Реакция показана ниже:

\ [MgO + H_2O \ стрелка вправо Mg (OH) _2 \]

Реакция с кислотами: Оксид магния реагирует с кислотами, как и предполагалось для простого оксида металла. Например, он реагирует с теплой разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида магния.

\ [MgO + 2HCl \ стрелка вправо MgCl_2 + H_2O \]

Оксид алюминия

Описание свойств оксида алюминия может сбивать с толку, поскольку он существует в нескольких различных формах.Одна из этих форм очень инертна (химически известна как альфа-Al ₂ O ₃ ) и производится при высоких температурах. Следующие ниже реакции касаются более реакционноспособных форм молекулы. Оксид алюминия амфотерный. Он вступает в реакцию как с основанием, так и с кислотой.

Реакция с водой: Оксид алюминия не растворяется в воде и не реагирует подобно оксиду натрия и оксиду магния. Ионы оксида слишком прочно удерживаются в твердой решетке, чтобы реагировать с водой.

Реакция с кислотами: Оксид алюминия содержит ионы оксида и поэтому реагирует с кислотами так же, как оксиды натрия или магния. Оксид алюминия реагирует с горячей разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида алюминия.

\ [Al_2O_3 + 6HCl \ стрелка вправо 2AlCl_3 + 3H_2O \]

Эта и другие реакции демонстрируют амфотерную природу оксида алюминия.

Реакция с основаниями: Оксид алюминия также проявляет кислотные свойства, как показано в его реакциях с основаниями, такими как гидроксид натрия.Существуют различные алюминаты (соединения, в которых алюминий является компонентом отрицательного иона), что возможно, потому что алюминий может образовывать ковалентные связи с кислородом. Это возможно, потому что разница электроотрицательностей между алюминием и кислородом мала, в отличие от разницы между натрием и кислородом, например (электроотрицательность увеличивается за период)

Оксид алюминия реагирует с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия с образованием бесцветного раствора тетрагидроксоалюмината натрия:

\ [Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \ стрелка вправо 2NaAl (OH) _4 \]

Диоксид кремния (оксид кремния (IV))

Кремний слишком похож по электроотрицательности на кислород, чтобы образовывать ионные связи.Следовательно, поскольку диоксид кремния не содержит оксидных ионов, он не имеет основных свойств. На самом деле он очень слабокислый, реагирует с сильными основаниями.

Взаимодействие с водой: Диоксид кремния не реагирует с водой из-за термодинамической трудности разрушения его ковалентной сетевой структуры.

Реакция с основаниями : Диоксид кремния реагирует с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия, образуя бесцветный раствор силиката натрия:

\ [SiO_2 + 2NaOH \ стрелка вправо Na_2SiO_3 + h3O \]

В другом примере реакции кислого диоксида кремния с основанием, извлечения железа в доменной печи, оксид кальция из известняка реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция:

\ [SiO_2 + CaO \ стрелка вправо CaSiO_3 \]

Оксиды фосфора

Здесь рассматриваются два оксида фосфора: оксид фосфора (III) P ₄ O ₆ и оксид фосфора (V) P ₄ O ₁₀ .

Оксид фосфора (III): Оксид фосфора (III) реагирует с холодной водой с образованием раствора слабой кислоты, H ₃ PO ₃ — известной как фосфористая кислота, ортофосфорная кислота или фосфоновая кислота:

\ [P_4O_6 + 6H_2O \ rightarrow 4H_3PO_3 \]

Структура полностью протонированной кислоты показана ниже:

Протоны остаются связанными до тех пор, пока не будет добавлена ​​вода; даже тогда, поскольку фосфорная кислота является слабой кислотой, некоторые молекулы кислоты депротонируются.Фосфорная кислота имеет pK _a , равное 2,00, что является более кислым, чем обычные органические кислоты, такие как этановая кислота (pK _a = 4,76).

Маловероятно, что оксид фосфора (III) непосредственно взаимодействует с основанием. В фосфористой кислоте два атома водорода в группах -ОН являются кислотными, а третий атом водорода — нет. Следовательно, есть две возможные реакции с основанием, таким как гидроксид натрия, в зависимости от количества добавленного основания:

\ [NaOH + H_3PO_3 \ rightarrow NaH_2PO_3 + H_2O \]

\ [2NaOH + H_3PO_3 \ rightarrow Na_2HPO_3 + 2H_2O \]

В первой реакции только один из протонов реагирует с гидроксид-ионами основания.Во втором случае (используя вдвое больше гидроксида натрия) реагируют оба протона.

Если вместо этого оксид фосфора (III) взаимодействует непосредственно с раствором гидроксида натрия, возможны те же соли:

\ [4NaOH + P_4O_6 + 2H_2O \ стрелка вправо 4NaH_2PO_3 \]

\ [9NaOH + P_4O_6 \ стрелка вправо 4Na_2HPO_3 + 2H_2O \]

Оксид фосфора (V): Оксид фосфора (V) бурно реагирует с водой с образованием раствора, содержащего смесь кислот, природа которой зависит от условий реакции.Обычно рассматривается только одна кислота, фосфорная (V) кислота, H ₃ PO ₄ (также известная как фосфорная кислота или ортофосфорная кислота).

\ [P_4O_ {10} + 6H_2O \ rightarrow 4H_3PO_4 \]

На этот раз полностью протонированная кислота имеет следующую структуру:

Фосфорная (V) кислота — еще одна слабая кислота с pK _a , равным 2,15, что незначительно слабее, чем фосфористая кислота. Растворы каждой из этих кислот с концентрацией около 1 моль дм ^-3 имеют pH около 1.

Оксид фосфорной кислоты (V) также вряд ли будет напрямую реагировать с основанием, но гипотетические реакции рассматриваются. В кислотной форме молекула имеет три кислотные группы -ОН, которые могут вызывать трехстадийную реакцию с гидроксидом натрия:

\ [NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O \]

\ [2NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O \]

\ [3NaOH + H_3PO_4 \ rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O \]

Подобно оксиду фосфора (III), если оксид фосфора (V) взаимодействует непосредственно с раствором гидроксида натрия, образуется такая же возможная соль, как на третьей стадии (и только эта соль):

\ [12NaOH + P_4O_ {10} \ rightarrow 4Na_3PO_4 + 6H_2O \]

Оксиды серы

Рассматриваются два оксида: диоксид серы SO ₂ и триоксид серы SO ₃ .

Диоксид серы: Диоксид серы хорошо растворяется в воде, реагируя с образованием раствора сернистой кислоты (также известной как серная (IV) кислота), H ₂ SO ₃ , как показано в реакции ниже. Этот вид существует только в растворе, и при любой попытке его изолировать выделяется диоксид серы.

\ [SO_2 + H_2O \ стрелка вправо H_2SO_3 \]

Протонированная кислота имеет следующую структуру:

Сернистая кислота также является относительно слабой кислотой с pK _и около 1.8, но немного сильнее, чем две указанные выше фосфорсодержащие кислоты. Достаточно концентрированный раствор сернистой кислоты имеет pH около 1.

.

Диоксид серы также напрямую реагирует с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Барботирование диоксида серы через раствор гидроксида натрия сначала образует раствор сульфита натрия, а затем раствор гидросульфита натрия, если диоксид серы находится в избытке.

\ [SO_2 + 2NaOH \ стрелка вправо Na_2SO_3 + H_2O \]

\ [Na_2SO_3 + H_2O \ rightarrow 2NaHSO_3 \]

Другая важная реакция диоксида серы — с основным оксидом кальция с образованием сульфита кальция (также известного как сульфат кальция (IV)).Это один из важных методов удаления диоксида серы из дымовых газов на электростанциях.

\ [CaO + SO_2 \ стрелка вправо CaSO_3 \]

Триоксид серы: Триоксид серы бурно реагирует с водой с образованием тумана из капель концентрированной серной кислоты.

\ [SO_3 + H_2O \ rightarrow H_2SO_4 \]

Чистая, полностью протонированная серная кислота имеет структуру:

Серная кислота — сильная кислота, и растворы обычно имеют pH около 0.{2-} (водн.) \]

Это полезно, если вы понимаете причину, по которой серная кислота является более сильной кислотой, чем серная кислота. Вы можете применить те же рассуждения к другим кислотам, которые вы найдете на этой странице.

Серная кислота сильнее серной кислоты, потому что, когда ион водорода теряется из одной из групп -ОН серной кислоты, отрицательный заряд, оставшийся на кислороде, распространяется (делокализуется) по иону за счет взаимодействия с кислородом с двойной связью. атомы. Отсюда следует, что большее количество атомов кислорода с двойной связью в ионе делает возможной большую делокализацию; большая делокализация приводит к большей стабильности, что снижает вероятность рекомбинации иона с ионом водорода и его превращения в неионизированную кислоту.

Серная кислота имеет только один кислород с двойной связью, тогда как серная кислота имеет два; дополнительная двойная связь обеспечивает гораздо более эффективную делокализацию, гораздо более стабильный ион и более сильную кислоту. Серная кислота проявляет все реакции, характерные для сильной кислоты. Например, при реакции с гидроксидом натрия образуется сульфат натрия; в этой реакции оба кислых протона реагируют с гидроксид-ионами, как показано:

\ [2NaOH + H_2SO_4 \ стрелка вправо Na_2SO_4 + 2H_2O \]

В принципе, гидросульфат натрия можно получить, используя вдвое меньше гидроксида натрия; в этом случае удаляется только один из кислых атомов водорода.

Сам по себе триоксид серы также напрямую реагирует с основаниями, такими как оксид кальция, с образованием сульфата кальция:

\ [CaO + SO_3 \ стрелка вправо CaSO_4 \]

Эта реакция аналогична описанной выше реакции с диоксидом серы.

Оксиды хлора

Хлор образует несколько оксидов, но здесь рассматриваются только два (оксид хлора (VII), Cl ₂ O ₇ и оксид хлора (I), Cl ₂ O). Оксид хлора (VII) также известен как гептоксид дихлора, а оксид хлора (I) — как монооксид дихлора.

Оксид хлора (VII): Оксид хлора (VII) является высшим оксидом хлора — атом хлора находится в максимальной степени окисления +7. Он продолжает тенденцию высших оксидов элементов периода 3 к тому, чтобы быть более сильными кислотами. Оксид хлора (VII) реагирует с водой, давая очень сильную кислоту, хлорную (VII) кислоту, также известную как хлорная кислота.

\ [Cl_2O_7 + H_2O \ стрелка вправо 2HClO_4 \]

Как и в серной кислоте, pH типичных растворов хлорной кислоты составляет около 0.Нейтральная хлорная (VII) кислота имеет следующую структуру:

Когда ион хлората (VII) (перхлорат-ион) образуется в результате потери протона (например, в реакции с водой), заряд делокализован по каждому атому кислорода в ионе. Это делает ион очень стабильным, а хлорную (VII) кислоту очень сильной.

Хлорная (VII) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (VII):

\ [NaOH + HClO_4 \ стрелка вправо NaClO_4 + h3O \]

Сам оксид хлора (VII) также непосредственно реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием того же продукта:

\ [2NaOH + Cl_2O_7 \ стрелка вправо 2NaClO_4 + H_2O \]

Оксид хлора (I): Оксид хлора (I) намного менее кислый, чем оксид хлора (VII).- \) также известна как хлорноватистая кислота.

\ [Cl_2O + H_2O \ rightleftharpoons 2HOCl \]

Структура хлорноватой (I) кислоты в точности такая, как показано ее формулой HOCl. У него нет атомов кислорода с двойными связями и нет способа делокализации заряда по отрицательному иону, образованному в результате потери водорода. Следовательно, образовавшийся отрицательный ион не очень стабилен и легко восстанавливает свой протон, чтобы превратиться в кислоту. Хлорная (I) кислота очень слабая (pK _a = 7,43) и реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (I) (гипохлорита натрия):

\ [NaOH + HOCl \ rightarrow NaOCl + H_2O \]

Оксид хлора (I) также напрямую реагирует с гидроксидом натрия с образованием того же продукта:

\ [2NaOH + Cl_2O \ стрелка вправо 2NaOCl + H_2O \]

Периодические тенденции и оксиды

Оксиды

Основные оксиды

Оксид-ион является сильно основным анионом из-за его очень маленького размера и высокого заряда.Поскольку гидроксид-ион является самым сильным основанием, которое может оставаться в воде, оксид-ион количественно реагирует с водой с образованием гидроксид-ионов. Это пример свойства выравнивания очень сильных оснований.

Согласно обобщенным правилам растворимости, в воде растворяются только оксиды металлов некислотного и слабокислого катиона. Растворение является сильно экзотермическим, с образованием гидроксида катиона. Эти водные растворы сильно щелочны. Оксиды металлов, которые проявляют такое поведение, называются основными оксидами, потому что они действуют как основания.Оксиды некислотных катионов настолько реактивны с водой, что их редко можно увидеть. Эти оксиды нельзя получить путем дегидратации гидроксида при высокой температуре.

Чаще встречаются оксиды слабокислых катионов. Известь, CaO является примером. Известь можно получить коммерчески путем термического разложения известняка.

Оксиды слабокислых катионов экзотермически реагируют с водой с образованием гидроксида.

Гидроксиды слабокислых катионов не расплываются.

Оксиды слабокислых катионов и умеренно кислых катионов нерастворимы в воде. Эти оксиды не вводят в раствор значительных количеств иона O ^2-, поэтому гидроксид-ионы не образуются. Хотя эти оксиды существенно не изменяют pH воды, они по-прежнему являются основаниями и нейтрализуют сильные кислоты.

FeO + 2 H ₃ O ⁺ (водн.) Fe ²⁺ (водн.) + 3 H ₂ O

Кислотные оксиды (ангидриды кислот)

Многие ковалентные оксиды очень кислых катионов (гипотетически) обладают кислотными свойствами.Многие из этих оксидов растворяются в воде с образованием оксоаниона, в котором элемент имеет ту же степень окисления, что и оксид. Оксид будет растворимым, если его реакция с водой дает сильную или очень сильную кислоту, потому что эти кислоты ионизируются, полностью сдвигая равновесие в сторону растворения. Если в результате реакции с водой образуется умеренно кислая оксокислота, оксид может быть растворимым или нерастворимым. Если образующаяся оксокислота является слабокислой, оксид обычно, но не всегда, нерастворим в воде.

Некоторые кислотные оксиды, такие как оксиды серы и азота, являются загрязнителями воздуха, поскольку они вступают в реакцию с влагой воздуха с образованием кислотных дождей.
Нерастворимые в воде оксиды классифицируются как кислые, если они реагируют с основаниями с образованием солей.

Есть несколько оксидов, таких как NO ₂ и ClO ₂ , в которых центральный атом степень окисления не соответствует степени окисления этого элемента в стабильной или известная оксокислота.Такие оксиды образуют смесь оксокислот или анионов путем диспропорционирования.2 NO ₂ + 2 OH ^— NO ₂ ^— + NO ₃ ^— + H ₂ O

Амфотерные оксиды

Некоторые оксиды проявляют как кислотные, так и основные свойства.

Общие правила

В общем, электроположительный характер центрального атома оксида будет определять, будет ли оксид будет кислым или основным. Чем более электроположен центральный атом, тем щелочнее оксид.Чем электроотрицательнее центральный атом, тем кислотнее оксид. Электроположительный символ увеличивается справа влево по периодической таблице и увеличивается вниз по столбцу.
Результирующая граница между основными и кислотными оксидами проходит по диагонали.

Свойства s — и p -Блочные элементы
Ли	Be	B	С	N	O	F
Na	мг	Al	Si	-P	S	Класс
К	Ca	Ga	Ge	Как	SE	руб.
руб.	Sr	В	Sn	Сб	Te	I
CS	Ba	л.	Пб	Bi	Po	в
Основные оксиды			Амфотерные оксиды		Кислые оксиды

Есть три оксида неметаллов из верхней правой части таблицы Менделеева, CO, NO и N ₂ O, которые имеют такие низкие степени окисления для центрального атома, что они дают нейтральные водные растворы.

Поскольку кислотность катиона быстро растет с зарядом, d -блокирующие элементы, которые проявлять широкий спектр степеней окисления, может иметь один или несколько оксидов, которые проявляют только основные свойства и один или несколько оксидов, которые проявляют только кислотные свойства. Чем выше степень окисления тем более кислый соответствующий оксид. Хром является примером такого элемента.

Оксид	Окислительное число	Категория
CrO	Cr 2+	базовый
Cr 2 O 3	Cr 3+	амфотерный
CrO 3	Cr 6+	кислая

Основные оксиды реагируют с кислыми оксидами с образованием солей оксоанионов.

Поскольку вода не содержит солей оксоанионов, которые являются слишком основными, чтобы сохраняться в может образоваться вода. Эти реакции кислотных и основных анионов имеют важное практическое значение. применения, например, для контроля газообразных кислотных оксидов, которые при выбросе в атмосферу приводят к кислотным дождям. Ca (OH) ₂ + SO ₂ + 1/2 O ₂ CaSO ₄ + H ₂ O

Эти реакции также используются в производстве таких материалов, как бетон, стекло и керамика.

Какие факторы делают амфотерные оксиды способными реагировать как с кислотами, так и с щелочами?

Основные оксиды

Металлический характер увеличивается справа налево и сверху вниз в Периодической таблице.

Самые металлические элементы образуют самые основные оксиды.

Даже если оксиды нерастворимы в воде, мы все равно называем их основными оксидами, потому что они вступают в реакцию с кислотами.

# «MgO (s) + 2HCl (водн.) → MgCl» _2 «(водн.)» + «H» _2 «O» (l) «# ​​

Кислые оксиды

Неметаллический символ увеличивается слева направо и снизу вверх в Периодической таблице.

Самые неметаллические элементы образуют наиболее кислые оксиды.

Они реагируют с водой с образованием оксокислот. Например,

# «SO» _2 «(вод.)» + «H» _2 «O (l)» → «H» _2 «SO» _3 «(вод.)» #

Даже если оксид нерастворим в воде, мы все равно относим его к кислому, если он реагирует с основаниями с образованием солей. Например,

# «TeO» _2 «(s)» + «2NaOH (вод.)» → «Na» _2 «TeO» _3 «(вод.)» + «H» _2 «O (l)» #

Амфотерные оксиды

Некоторые оксиды реагируют как с кислотами, так и с основаниями, то есть они амфотерные .»-» «(водн.)» #

Более легкие элементы групп 2 и 13, некоторые из # «d» # — блочных элементов и более тяжелые элементы групп 14 и 15 содержат амфотерные оксиды.

Самые основные оксиды находятся в нижнем левом углу Периодической таблицы, а самые кислые оксиды — в верхнем правом углу, поэтому неудивительно, что граница между кислотными и основными оксидами проходит по диагонали.

Амфотеризм и степени окисления

Амфотеризм зависит от степени окисления оксида.

Нет простого способа предсказать, какие элементы будут амфотерными.

Амфотерный характер оксида, вероятно, отражает способность металла поляризовать окружающие ионы оксида, то есть придавать значительный ковалентный характер связи # «M-O» #.

Эта способность увеличивается с увеличением степени окисления, поскольку положительный характер центрального атома увеличивается.

Однако в группе 15 амфотерными являются только оксиды с более низкой степенью окисления.

Оксиды с более высокой степенью окисления слишком кислые, чтобы быть амфотерными.

Многие переходные металлы образуют амфотерные оксиды, но трудно предсказать, какой из их оксидов будет амфотерным.

Можно сказать, что амфотерная природа оксида сильно зависит от степени окисления металла.

Кислотность катиона быстро повышается с увеличением заряда, поэтому переходные металлы с различными степенями окисления могут иметь кислые, основные или амфотерные оксиды.»-» #

Оксид | химическое соединение | Британника

Полная статья

Оксид , любой из большого и важного класса химических соединений, в котором кислород сочетается с другим элементом. За исключением более легких инертных газов (гелий [He], неон [Ne], аргон [Ar] и криптон [Kr]), кислород (O) образует по крайней мере один бинарный оксид с каждым из элементов.

Как металлы, так и неметаллы могут достигать наивысшей степени окисления (т.е.е., отдают максимальное количество доступных валентных электронов) в соединениях с кислородом. Щелочные металлы и щелочноземельные металлы, а также переходные металлы и постпереходные металлы (в их более низких степенях окисления) образуют ионные оксиды, то есть соединения, содержащие анион O ^2-. Металлы с высокой степенью окисления образуют оксиды, связи которых имеют более ковалентную природу. Неметаллы также образуют ковалентные оксиды, которые обычно имеют молекулярный характер. Плавное изменение типа связи в оксидах от ионного к ковалентному наблюдается по мере перехода таблицы Менделеева от металлов слева к неметаллам справа.Такое же изменение наблюдается в реакции оксидов с водой и, как следствие, кислотно-щелочном характере продуктов. Ионные оксиды металлов реагируют с водой с образованием гидроксидов (соединений, содержащих ион OH ^— ) и образующихся основных растворов, тогда как большинство оксидов неметаллов реагируют с водой с образованием кислот и образующихся кислотных растворов ( см. таблицу).

Периодическое изменение свойств оксидов элементов третьего периода

	группа 1	группа 2	группа 13	группа 14	группа 15	группа 16	группа 17
Источник: Источник: W.Робинсон, Дж. Одом и Х. Хольцкло-младший, Химия: концепции и модели, D.C. Heath and Co., 1992.
реакция оксидов с водой и кислотно-основной характер гидроксидов	Na 2 O дает NaOH (сильное основание)	MgO дает Mg (OH) 2 (слабое основание)	Al 2 O 3 не реагирует	SiO 2 не реагирует	P 4 O 10 дает H 3 PO 4 (слабая кислота)	SO 3 дает H 2 SO 4 (сильная кислота)	Cl 2 O 7 дает HClO 4 (сильная кислота)
связь в оксидах	Na 2 O ионный	MgO ионный	Al 2 O 3 ионный	SiO 2 ковалентный	P 4 O 10 ковалентный	SO 3 ковалентный	Cl 2 O 7 ковалентный

Некоторые органические соединения реагируют с кислородом или другими окислителями с образованием веществ, называемых оксидами.Таким образом, амины, фосфины и сульфиды образуют аминооксиды, фосфиноксиды и сульфоксиды соответственно, в которых атом кислорода ковалентно связан с атомом азота, фосфора или серы. Так называемые оксиды олефинов представляют собой циклические простые эфиры.

Оксиды металлов

Оксиды металлов — это твердые кристаллические вещества, содержащие катион металла и анион оксида. Обычно они реагируют с водой с образованием оснований или с кислотами с образованием солей.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Щелочные металлы и щелочноземельные металлы образуют три различных типа бинарных кислородных соединений: (1) оксиды, содержащие ионы оксидов, O ^2-, (2) пероксиды, содержащие ионы пероксидов, O ₂ ^2-, которые содержат ковалентные одинарные связи кислород-кислород, и (3) супероксиды, содержащие ионы супероксида, O ₂ ^— , которые также имеют ковалентные связи кислород-кислород, но с одним отрицательным зарядом меньше, чем ионы пероксида. Щелочные металлы (которые имеют степень окисления +1) образуют оксиды M ₂ O, пероксиды M ₂ O ₂ и супероксиды MO ₂ .(M представляет собой атом металла.) Щелочноземельные металлы (со степенью окисления +2) образуют только оксиды, MO и пероксиды, MO ₂ . Все оксиды щелочных металлов могут быть получены нагреванием соответствующего нитрата металла с элементарным металлом. 2MNO ₃ + 10M + тепло → 6M ₂ O + N ₂ Обычное получение оксидов щелочноземельных металлов включает нагревание карбонатов металлов. MCO ₃ + тепло → MO + CO ₂ И оксиды щелочных металлов, и оксиды щелочноземельных металлов являются ионными и реагируют с водой с образованием основных растворов гидроксида металла.M ₂ O + H ₂ O → 2MOH (где M = металл группы 1)
MO + H ₂ O → M (OH) ₂ (где M = металл группы 2) Таким образом, эти соединения часто называют основными оксидами. В соответствии со своим основным поведением они реагируют с кислотами в типичных кислотно-основных реакциях с образованием солей и воды; Например, M ₂ O + 2HCl → 2MCl + H ₂ O (где M = металл группы 1). Эти реакции также часто называют реакциями нейтрализации. Наиболее важными основными оксидами являются оксид магния (MgO), хороший проводник тепла и электрический изолятор, который используется в огнеупорном кирпиче и теплоизоляции, и оксид кальция (CaO), также называемый негашеной известью или известью, широко используемый в сталелитейной промышленности и в воде. очищение.

Периодические тренды оксидов тщательно изучены. В любой данный период связывание в оксидах прогрессирует от ионного к ковалентному, и их кислотно-основной характер изменяется от сильно основного до слабоосновного, амфотерного, слабокислого и, наконец, сильнокислого. В общем, основность увеличивается вниз по группе (например, в оксидах щелочноземельных металлов BeO 2 O ₇ (который содержит Mn ⁷⁺ ) наиболее кислотным.Оксиды переходных металлов со степенью окисления +1, +2 и +3 представляют собой ионные соединения, состоящие из ионов металлов и оксидных ионов. Оксиды переходных металлов с степенями окисления +4, +5, +6 и +7 ведут себя как ковалентные соединения, содержащие ковалентные связи металл-кислород. Как правило, ионные оксиды переходных металлов являются основными. То есть они будут реагировать с водными кислотами с образованием растворов солей и воды; Например, CoO + 2H ₃ O ⁺ → Co ²⁺ + 3H ₂ O.Оксиды со степенью окисления +5, +6 и +7 являются кислыми и реагируют с растворами гидроксида с образованием солей и воды; Например, CrO ₃ + 2OH ^— → CrO ₄ ^2- + H ₂ О. Эти оксиды с степенью окисления +4 обычно являются амфотерными (от греческого amphoteros, «в обоих направлениях»), что означает, что эти соединения могут вести себя либо как кислоты, либо как основания. Амфотерные оксиды растворяются не только в кислых, но и в основных растворах.Например, оксид ванадия (VO ₂ ) представляет собой амфотерный оксид, растворяющийся в кислоте с образованием синего иона ванадила, [VO] ²⁺ , и в основе с образованием желто-коричневого гипованадат-иона, [V ₄ O ₉ ] ^2-. Амфотеризм среди оксидов основной группы в основном обнаруживается с металлоидными элементами или их ближайшими соседями.

Оксиды | Введение в химию

Цель обучения

• Обсудите химические свойства оксидов.

---

Ключевые моменты

• Оксиды металлов обычно содержат анион кислорода в степени окисления -2.
• Благородные металлы (такие как золото или платина) ценятся, потому что они сопротивляются прямому химическому соединению с кислородом, а такие вещества, как оксид золота (III), должны образовываться косвенным путем.
• Поверхность большинства металлов состоит из оксидов и гидроксидов в присутствии воздуха.
• Металлы имеют тенденцию образовывать основные оксиды, неметаллы — кислые оксиды, а амфотерные оксиды образуются элементами, расположенными на границе между металлами и неметаллами (металлоидами).

---

Условия

• пассивирование Самопроизвольное образование твердой нереактивной поверхностной пленки (обычно оксида или нитрида), которая препятствует дальнейшей коррозии.
• оксид — бинарное химическое соединение кислорода с другим химическим элементом.
• кокс Твердый остаток от обжига угля в коксовой печи; используется в основном в качестве топлива и при производстве стали, а ранее в качестве бытового топлива.

---

Химические свойства оксидов

Оксид — это химическое соединение, которое содержит по крайней мере один атом кислорода и еще один элемент в своей химической формуле.Оксиды металлов обычно содержат анион кислорода в степени окисления -2. Большая часть земной коры состоит из твердых оксидов в результате окисления элементов кислородом воздуха или воды. При сжигании углеводородов образуются два основных оксида углерода: монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO ₂ ). Даже материалы, которые считаются чистыми элементами, часто имеют оксидное покрытие. Например, алюминиевая фольга образует тонкую пленку из Al ₂ O ₃ (называемую пассивирующим слоем), которая защищает фольгу от дальнейшей коррозии.

Кислород демонстрирует высокую реакционную способность

Из-за своей электроотрицательности кислород образует прочные химические связи почти со всеми элементами с образованием соответствующих оксидов. Благородные металлы (такие как золото или платина) ценятся, потому что они сопротивляются прямому химическому соединению с кислородом, а такие вещества, как оксид золота (III), должны образовываться косвенным путем. Двумя независимыми путями коррозии элементов являются гидролиз и окисление кислородом. Сочетание воды и кислорода еще более агрессивно.Практически все элементы горят в атмосфере кислорода или богатой кислородом среде. В присутствии воды и кислорода (или просто воздуха) некоторые элементы, например натрий, быстро и даже опасно реагируют с образованием гидроксидных продуктов. Отчасти по этой причине щелочные и щелочноземельные металлы не встречаются в природе в их металлической форме. Цезий настолько реактивен с кислородом, что используется в качестве геттера в электронных лампах. Растворы калия и натрия используются для дезоксигенации и обезвоживания некоторых органических растворителей.

Пассивация

Поверхность большинства металлов состоит из оксидов и гидроксидов в присутствии воздуха. Как упоминалось выше, хорошо известным примером является алюминиевая фольга, покрытая тонкой пленкой оксида алюминия, которая пассивирует металл, замедляя дальнейшую коррозию. Слой оксида алюминия может быть увеличен до большей толщины с помощью процесса электролитического анодирования. Хотя твердые магний и алюминий медленно реагируют с кислородом в STP, они, как и большинство металлов, горят на воздухе, создавая очень высокие температуры.

Полимерные и мономерные молекулярные структуры

Оксиды большинства металлов имеют полимерную структуру с поперечными связями M-O-M. Поскольку эти поперечные связи являются прочными, твердые вещества, как правило, нерастворимы в растворителях, хотя они подвержены воздействию кислот и оснований. Формулы часто обманчиво просты. Многие из них нестехиометрические. В этих оксидах координационное число оксидного лиганда составляет 2 для большинства электроотрицательных элементов и 3–6 для большинства металлов.

Диоксид кремния Диоксид кремния (SiO ₂ ) — один из наиболее распространенных оксидов на поверхности Земли.Как и большинство оксидов, он имеет полимерную структуру.

Хотя большинство оксидов металлов являются полимерными, некоторые оксиды являются мономерными молекулами. Самые известные молекулярные оксиды — это углекислый газ и окись углерода. Пятиокись фосфора — более сложный молекулярный оксид с обманчивым названием, формула которого P ₄ O ₁₀ . Некоторые полимерные оксиды (диоксид селена и триоксид серы) деполимеризуются с образованием молекул при нагревании. Тетроксиды редки, и известно только пять примеров: четырехокись рутения, четырехокись осмия, четырехокись гассия, четырехокись иридия и четырехокись ксенона.Известно много оксианионов, таких как полифосфаты и полиоксометаллаты. Оксикатионы встречаются реже, например, нитрозоний (NO ⁺ ). Конечно, известно много соединений как с оксидами, так и с другими группами. Для переходных металлов известно много оксокомплексов, а также оксигалогенидов.

Кислотно-основные реакции

Оксиды подвержены действию кислот и оснований. Те, на кого воздействуют только кислоты, являются основными оксидами; те, на которые воздействуют только основания, являются кислыми оксидами. Оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями, амфотерные.Металлы имеют тенденцию образовывать основные оксиды, неметаллы — кислые оксиды, а амфотерные оксиды образуются элементами, расположенными на границе между металлами и неметаллами (металлоидами).

Другие окислительно-восстановительные реакции

Металлы «извлекаются» из оксидов путем химического восстановления. Распространенным и дешевым восстановителем является углерод в виде кокса. Наиболее ярким примером является выплавка железной руды.

Оксиды, такие как оксид железа (III) (или ржавчина, состоящая из гидратированных оксидов железа (III) Fe ₂ O ₃ · nH ₂ O и оксид-гидроксид железа (III) FeO (OH), Fe (OH) ₃ ), образуются при соединении кислорода с железом.

Оксиды металлов можно восстанавливать органическими соединениями. Этот окислительно-восстановительный процесс является основой многих важных преобразований в химии, таких как детоксикация лекарств ферментами P450 и производство этиленоксида, который превращается в антифриз. В таких системах металлический центр передает оксидный лиганд органическому соединению с последующей регенерацией оксида металла, часто кислородом воздуха.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета.Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Определение амфотерного оксида в химии

Амфотерный оксид — это оксид, который может действовать как кислота или основание в реакции с образованием соли и воды. Амфотеризм зависит от степени окисления, доступной химическим веществам. Поскольку металлы имеют несколько степеней окисления, они образуют амфотерные оксиды и гидроксиды.

Примеры амфотерного оксида

Металлы, демонстрирующие амфотеризм, включают медь, цинк, свинец, олово, бериллий и алюминий.

Al ₂ O ₃ — амфотерный оксид. При взаимодействии с HCl он действует как основание с образованием соли AlCl ₃ . При взаимодействии с NaOH он действует как кислота с образованием NaAlO ₂ .

Обычно оксиды средней электроотрицательности являются амфотерными.

Амфипротические молекулы

Амфипротические молекулы — это тип амфотерных частиц, которые отдают или принимают H ⁺ или протон. Примеры амфипротических разновидностей включают воду (которая самоионизируется), а также белки и аминокислоты (которые имеют группы карбоновых кислот и аминов).

Например, ион гидрокарбоната может действовать как кислота:

HCO ₃ ^— + OH ^— → CO ₃ ^2- + H ₂ O

или в качестве основы:

HCO ₃ ^— + H ₃ O ⁺ → H ₂ CO ₃ + H ₂ O

Имейте в виду, что, хотя все амфипротические виды являются амфотерными, не все амфотерные виды являются амфипротическими. Примером является оксид цинка ZnO, который не содержит атома водорода и не может отдавать протон.Атом Zn может действовать как кислота Льюиса, принимая электронную пару от OH−.

Связанные термины

Слово «амфотерный» происходит от греческого слова amphoteroi , что означает «оба». Термины «амфихромный» и «амфихромный» относятся к кислотно-щелочному индикатору, который дает один цвет при взаимодействии с кислотой и другой цвет при взаимодействии с основанием.

Использование амфотерных видов

Амфотерные молекулы, которые имеют как кислотные, так и основные группы, называются амфолитами.В основном они встречаются в виде цвиттерионов в определенном диапазоне pH. Амфолиты можно использовать в изоэлектрической фокусировке для поддержания стабильного градиента pH.

кислотно-основное поведение периода 3 оксидов

КИСЛОТООСНОВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ОКСИДОВ ПЕРИОДА 3 На этой странице рассматриваются реакции оксидов элементов периода 3 (натрия в хлор) с водой, а также с кислотами или основаниями, где это необходимо. Очевидно, что аргон не используется, поскольку он не образует оксид. Краткое описание тенденции Оксиды Мы будем рассматривать следующие оксиды: Na 2 O MgO Al 2 O 3 SiO 2 P 4 O 10 SO 3 Cl 2 O 7 P 4 O 6 SO 2 Cl 2 O
	Примечание: Если вы еще не были там, возможно, вам будет интересно просмотреть страницу о структурах и физических свойствах оксидов Периода 3 в качестве полезного введения, прежде чем идти дальше. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу позже, если вы решите перейти по этой ссылке.
Тенденция кислотно-щелочного поведения Тенденция кислотно-щелочного поведения показана в различных реакциях, но в виде простого обобщения: Тенденция идет от сильноосновных оксидов слева к сильнокислотным справа, через амфотерный оксид (оксид алюминия) в середине.Амфотерный оксид — это оксид, который проявляет как кислотные, так и основные свойства. Для этой простой тенденции вы должны смотреть только на самые высокие оксиды отдельных элементов. Это те, которые находятся в верхнем ряду выше, и там, где элемент находится в максимально возможной степени окисления. Картина не так проста, если вы включите и другие оксиды. Для оксидов неметаллов их кислотность обычно рассматривается в терминах кислотных растворов, образующихся, когда они реагируют с водой — например, триоксид серы реагирует с образованием серной кислоты.Однако все они будут реагировать с основаниями, такими как гидроксид натрия, с образованием солей, таких как сульфат натрия. Все эти реакции подробно рассматриваются на оставшейся части этой страницы.
	Предупреждение: Остальная часть этой страницы содержит довольно много деталей о различных оксидах. Не упускайте из виду общую тенденцию в отношении самых высоких оксидов за этот период, когда смотрите на все эти детали. Важно знать, что ваша программа говорит по этой теме, а также изучать прошлые работы и схемы отметок — иначе вы в конечном итоге увязнете в массе деталей, о которых вам действительно не нужно знать.Если вы готовитесь к экзамену в Великобритании (уровень A или его эквивалент) и у вас нет ничего из этого, перейдите по этой ссылке, прежде чем идти дальше, чтобы узнать, как их получить.
Химия индивидуальных оксидов Оксид натрия Оксид натрия — простой сильноосновной оксид. Он является основным, поскольку содержит ион оксида, O 2-, который является очень сильным основанием с высокой тенденцией к объединению с ионами водорода. Реакция с водой Оксид натрия экзотермически реагирует с холодной водой с образованием раствора гидроксида натрия. В зависимости от концентрации он будет иметь pH около 14. Реакция с кислотами Оксид натрия, как сильное основание, также вступает в реакцию с кислотами. Например, он будет реагировать с разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида натрия. Оксид магния Оксид магния также является простым основным оксидом, поскольку он также содержит ионы оксида.Однако он не так сильно щелочной, как оксид натрия, потому что ионы оксида не так свободны. В случае оксида натрия твердое вещество удерживается вместе за счет притяжения между ионами 1+ и 2-. В случае оксида магния притяжение составляет от 2+ до 2-. Чтобы их сломать, требуется больше энергии. Даже с учетом других факторов (таких как энергия, выделяемая, когда положительные ионы притягиваются к воде в образовавшемся растворе), общий эффект этого заключается в том, что реакции с участием оксида магния всегда будут менее экзотермическими, чем реакции оксида натрия. Реакция с водой Если встряхнуть немного белого порошка оксида магния с водой, ничего не произойдет — похоже, он не вступит в реакцию. Однако, если вы проверите уровень pH жидкости, вы обнаружите, что он находится где-то около 9, что свидетельствует о слабощелочной активности. Должна быть какая-то небольшая реакция с водой с образованием гидроксид-ионов в растворе. В реакции образуется некоторое количество гидроксида магния, но он почти нерастворим, поэтому не так много гидроксид-ионов действительно попадает в раствор. Реакция с кислотами Оксид магния реагирует с кислотами так же, как и любой простой оксид металла. Например, он реагирует с теплой разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида магния. Оксид алюминия Описание свойств оксида алюминия может сбивать с толку, поскольку он существует в нескольких различных формах. Одна из этих форм очень инертна.Химически он известен как альфа-Al 2 O 3 и производится при высоких температурах. Далее мы предполагаем одну из наиболее реактивных форм. Оксид алюминия амфотерный . Он вступает в реакцию как с основанием, так и с кислотой. Реакция с водой Оксид алюминия не реагирует с водой простым образом в том смысле, в котором это происходит с оксидом натрия и оксидом магния, и не растворяется в ней.Хотя он все еще содержит ионы оксида, они слишком прочно удерживаются в твердой решетке, чтобы реагировать с водой.
	Примечание: Однако некоторые формы оксида алюминия действительно очень эффективно поглощают воду. Я не смог установить, связано ли это поглощение только с такими вещами, как водородные связи, или происходит настоящая химическая реакция с образованием какого-то гидроксида. Если у вас есть какая-либо надежная информация по этому поводу, не могли бы вы связаться со мной по адресу, указанному на странице об этом сайте.
Реакция с кислотами Оксид алюминия содержит ионы оксида и поэтому реагирует с кислотами так же, как оксиды натрия или магния. Это означает, например, что оксид алюминия будет реагировать с горячей разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида алюминия. В этой (и подобных реакциях с другими кислотами) оксид алюминия показывает основную сторону своей амфотерной природы. Реакция с основаниями Оксид алюминия также имеет кислотную сторону по своей природе, и это проявляется в реакции с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Образуются различные алюминаты — соединения, в которых алюминий находится в отрицательном ионе. Это возможно, потому что алюминий обладает способностью образовывать ковалентные связи с кислородом. В случае натрия существует слишком большая разница электроотрицательностей между натрием и кислородом для образования чего-либо, кроме ионной связи.Но электроотрицательность увеличивается по мере прохождения периода, а разница электроотрицательностей между алюминием и кислородом меньше. Это позволяет образовывать ковалентные связи между ними.
	Примечание: Если вас не устраивает электроотрицательность, вы найдете ее объяснение, если перейдете по этой ссылке. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу позже.
С горячим концентрированным раствором гидроксида натрия оксид алюминия реагирует с образованием бесцветного раствора тетрагидроксоалюмината натрия.
	Примечание: Вы можете найти множество других формул, приведенных для продукта этой реакции. Они варьируются от NaAlO 2 (который представляет собой дегидратированную форму той, что указан в уравнении) до Na 3 Al (OH) 6 (который представляет собой совершенно другой продукт). То, что вы действительно получите, будет зависеть от таких вещей, как температура и концентрация раствора гидроксида натрия. В любом случае, правда почти наверняка намного сложнее, чем что-либо из вышеперечисленного.Это тот случай, когда было бы неплохо узнать, что ваши экзаменаторы цитируют в своих вспомогательных материалах или схемах выставления оценок, и придерживаться этого. При необходимости получите такую ​​информацию от экзаменаторов (если вы изучаете курс в Великобритании), перейдя по ссылкам на странице учебных программ.
Диоксид кремния (оксид кремния (IV)) К тому времени, когда вы дойдете до кремния в течение периода, электроотрицательность увеличится настолько, что уже не будет достаточной разницы в электроотрицательности между кремнием и кислородом для образования ионных связей. Диоксид кремния не имеет основных свойств — не содержит оксидных ионов и не вступает в реакцию с кислотами. Вместо этого он очень слабокислый, реагируя с сильными основаниями. Реакция с водой Диоксид кремния не реагирует с водой из-за сложности разрушения гигантской ковалентной структуры. Реакция с основаниями Диоксид кремния реагирует с раствором гидроксида натрия, но только если он горячий и концентрированный.Образуется бесцветный раствор силиката натрия. Вы также можете быть знакомы с одной из реакций, происходящих при извлечении железа в доменной печи — в которой оксид кальция (из известняка, который является одним из сырьевых материалов) реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция. Это также пример реакции кислого диоксида кремния с основанием. Важно! Что касается остальных оксидов, мы в основном будем рассматривать результаты их реакции с водой с образованием растворов различных кислот. Когда мы говорим о кислотности оксидов, возрастающей по мере перехода, скажем, от оксида фосфора (V) к триоксиду серы к оксиду хлора (VII), мы обычно говорим о возрастающей силе кислот, образующихся при их реакции. с водой. Оксиды фосфора Мы собираемся рассмотреть два оксида фосфора, оксид фосфора (III), P 4 O 6 , и оксид фосфора (V), P 4 O 10 . Оксид фосфора (III) Оксид фосфора (III) реагирует с холодной водой с образованием раствора слабой кислоты, H 3 PO 3 , известной как фосфористая кислота, ортофосфорная кислота или фосфоновая кислота. Его реакция с горячей водой намного сложнее.
	Примечание: Обратите внимание на окончание «-ous» в первых двух именах. Это не орфографическая ошибка — это правда! Его используют, чтобы отличить его от фосфорной кислоты, которая совершенно иная (см. Ниже). Названия фосфорсодержащих кислот просто кошмар! (На самом деле, насколько я понимаю, фосфорные кислоты в целом всегда были и продолжают быть полным кошмаром!) Не беспокойтесь об этих названиях на этом уровне. Просто убедитесь, что вы можете написать формулы, если вам это нужно — и будьте благодарны за то, что вам больше не нужно о них знать!
Чистая неионизированная кислота имеет структуру: Водороды не выделяются в виде ионов, пока вы не добавите в кислоту воду, и даже в этом случае их не так много, потому что фосфористая кислота является лишь слабой кислотой. Фосфорная кислота имеет pK a , равное 2,00, что делает ее более сильной, чем обычные органические кислоты, такие как этановая кислота (pK a = 4,76).
	Примечание: Если вы знаете о pK a , но не очень уверены, вы можете перейти по этой ссылке, но это, вероятно, займет у вас много времени. Все, что вам действительно нужно знать по этой теме, это то, что чем ниже значение pK a , тем сильнее кислота.
Маловероятно, что вы когда-либо прореагируете напрямую оксидом фосфора (III) с основанием, но вам может потребоваться знать, что произойдет, если вы прореагируете образовавшуюся фосфористую кислоту с основанием. В фосфористой кислоте два атома водорода в группах -ОН являются кислыми, а другой — нет. Это означает, что вы можете получить две возможные реакции, например, с раствором гидроксида натрия в зависимости от используемых пропорций. В первом случае только один из кислых атомов водорода прореагировал с гидроксид-ионами основания. Во втором случае (с использованием вдвое большего количества гидроксида натрия) прореагировали оба. Если бы вы реагировали непосредственно оксид фосфора (III) с раствором гидроксида натрия, а не сначала производили кислоту, вы бы получили те же возможные соли.
	Примечание: Проверьте свой учебный план, прошлые работы и схемы отметок, прежде чем вы слишком увязнете в этом! Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как получить их, если у вас их еще нет (только для учебных программ в Великобритании).
Оксид фосфора (V) Оксид фосфора (V) бурно реагирует с водой с образованием раствора, содержащего смесь кислот, природа которой зависит от условий.Обычно мы просто рассматриваем одну из них, фосфорную (V) кислоту, H 3 PO 4 , также известную как фосфорная кислота или ортофосфорная кислота. На этот раз чистая неионизированная кислота имеет структуру: Фосфорная (V) кислота также является слабой кислотой с pK a , равным 2,15. Это делает ее на слабее, чем фосфористая кислота. Растворы обеих этих кислот с концентрацией около 1 моль дм -3 будут иметь pH около 1. Еще раз, вы вряд ли когда-нибудь прореагируете этот оксид с основанием, но вполне можно ожидать, что вы узнаете, как фосфорная (V) кислота реагирует с чем-то вроде раствора гидроксида натрия. Если вы посмотрите на структуру, вы увидите, что она имеет три группы -ОН, и каждая из них имеет кислый атом водорода. Вы можете провести реакцию с гидроксидом натрия в три стадии, причем один за другим эти атомы водорода вступают в реакцию с ионами гидроксида. Опять же, если бы вы реагировали непосредственно оксидом фосфора (V) с раствором гидроксида натрия, а не сначала производили кислоту, вы бы получили те же возможные соли. Это становится смешным, поэтому я приведу только один пример из возможных уравнений:
	Примечание: Если на экзамене вам задают вопрос, в котором вам просто нужно написать уравнение реакции гидроксида натрия с фосфорной (V) кислотой, какое уравнение вам следует написать? Это не имеет особого значения — все они совершенно верны. В каждом случае это просто зависит от пропорций двух используемых вами реагентов. Если вы действительно хотите быть уверенным, проверьте прошлые документы и отметьте схемы. Я нашел один вопрос о реакции между оксидом натрия и фосфорной (V) кислотой, где схема маркировки принимала любое из возможных уравнений — чего я и ожидал. (Я знаю, что не давал вам этот конкретный набор уравнений, но их нетрудно вычислить, если вы понимаете принцип, и я не могу привести каждое отдельное кислотно-основное уравнение. Это уже давно страница будет длиться вечно, и все в отчаянии сдадутся задолго до конца! Вот почему вы пытаетесь понять химию, а не изучать ее как попугай.) Пожалуйста, не тратьте время на изучение уравнений — или, по крайней мере, до тех пор, пока вы не узнаете и не поймете всю остальную химию, которую вам нужно знать и понимать! У любого уравнения очень мало шансов пройти экзамен, даже если оно входит в вашу конкретную программу. Жизнь слишком коротка, чтобы тратить время на изучение уравнений. Знайте, как их решить, если вам нужно.
Оксиды серы Мы будем рассматривать диоксид серы, SO 2 , и триоксид серы, SO 3 . Диоксид серы Диоксид серы хорошо растворяется в воде, реагируя с ней, давая раствор, известный как серная кислота, который традиционно имеет формулу H 2 SO 3 . Однако основным веществом в растворе является просто гидратированный диоксид серы — SO 2 , xH 2 O. Спорный вопрос, существует ли вообще в растворе какая-либо H 2 SO 3 как таковая. Сернистая кислота также является слабой кислотой с pK a около 1.8 — немного сильнее, чем две указанные выше фосфорсодержащие кислоты. Достаточно концентрированный раствор сернистой кислоты снова будет иметь pH около 1. .
	Примечание: Значения pK и , указанные для серной кислоты в различных источниках, несколько различаются — от 1,77 до 1,92. У меня нет возможности узнать, что из этого правильно. Ионизация «серной кислоты» включает ионизацию гидратированного комплекса, и вам не нужно беспокоиться об этом на этом уровне.
Диоксид серы также будет напрямую реагировать с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Если диоксид серы барботируют через раствор гидроксида натрия, сначала образуется раствор сульфита натрия, а затем раствор гидрогенсульфита натрия, когда диоксид серы оказывается в избытке.
	Примечание: Сульфит натрия также называют сульфатом натрия (IV).Гидросульфит натрия также является гидросульфатом натрия (IV) или бисульфитом натрия. Обратите внимание, что уравнения для этих реакций отличаются от примеров для фосфора. В этом случае мы вступаем в реакцию оксида непосредственно с гидроксидом натрия , потому что мы, скорее всего, будем это делать именно так.
Другая важная реакция диоксида серы — с основным оксидом кальция с образованием сульфита кальция (сульфата кальция (IV)).Это лежит в основе одного из методов удаления диоксида серы из дымовых газов на электростанциях. Триоксид серы Триоксид серы бурно реагирует с водой с образованием тумана из концентрированных капель серной кислоты.
	Примечание: Если вы знаете о контактном процессе производства серной кислоты, вы должны знать, что триоксид серы всегда преобразуется в серную кислоту циклическим способом, чтобы избежать проблемы сернокислотного тумана. Если вам интересно, вы можете найти подробную информацию о процессе обращения в другом месте на этом сайте, но это не относится к текущей теме.
Чистая неионизированная серная кислота имеет структуру: Серная кислота — сильная кислота, и растворы обычно имеют pH около 0. Кислота реагирует с водой, давая ион гидроксония (ион водорода в растворе, если хотите) и ион сероводорода.Эта реакция проходит практически на 100%. Второй водород удалить труднее. На самом деле ион гидросульфата является относительно слабой кислотой, по силе сходной с кислотами, которые мы уже обсуждали на этой странице. На этот раз вы получите равновесие: Серная кислота, конечно, имеет все реакции сильной кислоты, с которыми вы знакомы из вводных курсов химии. Например, нормальная реакция с раствором гидроксида натрия заключается в образовании раствора сульфата натрия, в котором оба кислых водорода реагируют с ионами гидроксида. В принципе, вы также можете получить раствор гидросульфата натрия, используя вдвое меньше гидроксида натрия и просто реагируя с одним из двух кислых водородов в кислоте. На практике лично я никогда этого не делал — на данный момент не вижу особого смысла! Сам по себе триоксид серы также вступает в непосредственную реакцию с основаниями с образованием сульфатов. Например, он будет реагировать с оксидом кальция с образованием сульфата кальция. Это похоже на реакцию с диоксидом серы, описанную выше. Оксиды хлора Хлор образует несколько оксидов, но единственные два, упомянутые в любой из учебных программ уровня A Великобритании, — это оксид хлора (VII), Cl 2 O 7 , и оксид хлора (I), Cl 2 O. Хлор ( VII) оксид также известен как гептоксид дихлора, а оксид хлора (I) — как монооксид дихлора. Оксид хлора (VII) Оксид хлора (VII) — это высший оксид хлора — хлор находится в максимальной степени окисления +7.Он продолжает тенденцию высших оксидов элементов периода 3 к тому, чтобы быть более сильными кислотами. Оксид хлора (VII) реагирует с водой с образованием очень сильной кислоты, хлорноватой (VII) кислоты, также известной как хлорная кислота. PH типичных растворов, как и серной кислоты, будет около 0, . Неионизированная хлорная (VII) кислота имеет структуру: Вероятно, вам это не понадобится для целей UK A level (или его эквивалентов), но это полезно, если вы понимаете причину, по которой хлорная (VII) кислота является более сильной кислотой, чем хлорная (I) кислота (см. Ниже) .Вы можете применить те же рассуждения к другим кислотам на этой странице. Когда ион хлората (VII) (перхлорат-ион) образуется в результате потери иона водорода (например, когда он реагирует с водой), заряд может быть делокализован по каждому атому кислорода в ионе. Это делает его очень стабильным и означает, что хлорная (VII) кислота очень сильна.
	Примечание: Это похоже на делокализацию, которая происходит в этаноат-ионе, образующемся, когда этановая кислота ведет себя как слабая кислота.Вы найдете это более подробно на странице, посвященной органическим кислотам. Используйте кнопку НАЗАД в браузере, если вы решите перейти по этой ссылке.
Хлорная (VII) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (VII). Сам оксид хлора (VII) также реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием того же продукта. Оксид хлора (I) Оксид хлора (I) намного менее кислый, чем оксид хлора (VII).Он до некоторой степени реагирует с водой с образованием хлорноватистой (I) кислоты HOCl, также известной как хлорноватистая кислота.
	Примечание: Вы также можете найти хлорную (I) кислоту, записанную как HClO. Форма, которую я использовал, более точно отражает способ соединения атомов.
Структура хлорноватой (I) кислоты в точности такая, как показано ее формулой HOCl. У него нет атомов кислорода с двойными связями и нет способа делокализации заряда по отрицательному иону, образовавшегося в результате потери водорода. Это означает, что образовавшийся отрицательный ион не очень стабилен и легко восстанавливает свой водород, чтобы превратиться в кислоту. Хлорная (I) кислота очень слабая (pK a = 7,43). Хлорная (I) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (I) (гипохлорита натрия). Оксид хлора (I) также напрямую реагирует с гидроксидом натрия с образованием того же продукта. Куда бы вы сейчас хотели пойти? В меню «Период 3». Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт