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 X2YO2*. 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 + H₂O

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

 

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

ЕГЭ. Химические свойства оксидов

Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов с водой

Правило	Комментарий
Основный оксид + H2O → Щелочь	Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также Ca(OH)2: Li2O + H2O → 2LiOH Na2O + H2O → 2NaOH K2O + H2O → 2KOH   CaO + H2O → Ca(OH)2 SrO + H2O → Sr(OH)2 BaO + H2O → Ba(OH)2   MgO + H2O → Реакция не идет, ак как Mg(OH)2 нерастворим* FeO + H2O → Реакция не идет, так как Fe(OH)2 нерастворим CrO + H2O → Реакция не идет, так как Cr(OH) 2 нерастворим CuO + H2O → Реакция не идет, так как Cu(OH)2 нерастворим
Амфотерный оксид	Амфотерные оксиды, также как и амфотерные гидроксиды, с водой не взаимодействуют
Кислотный оксид + H2O → Кислота	Все реакции идут за исключением SiO2 (кварц, песок): SO3 + H2O → H2SO4 N2O5 + H2O → 2HNO3 P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 и т.д. SiO2 + H2O → реакция не идет

* Источник: [2] «Я сдам ЕГЭ. Курс самоподготовки», стр. 143.

 

Взаимодействие оксидов друг с другом

1. Оксиды одного типа друг с другом не взаимодействуют:

Na₂O + CaO → реакция не идет

CO₂ + SO₃ → реакция не идет

 

2.  Как правило, оксиды разных типов взаимодействуют друг с другом (исключения: CO₂, SO₂, о них подробнее ниже):

Na₂O + SO₃ → Na₂SO₄
CaO + CO₂ → CaCO₃
Na₂O + ZnO → Na₂ZnO₂

 

Взаимодействие оксидов с кислотами

1. Как правило, основные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:

Na₂O + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O
ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

 

Исключением является очень слабая нерастворимая (мета)кремниевая кислота H₂SiO₃. Она реагирует только с щелочами и оксидами щелочных и щелочноземельных металлов.  

CuO + H₂SiO₃ → реакция не идет.

 

2. Кислотные оксиды не вступают в реакции ионного обмена с кислотами, но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O
SO₃ + H₂S → SO₂­ + H₂O

SiO₂ + 4HF(нед.) → SiF₄ + 2H₂O

 

С кислотами-окислителями (только если оксид можно окислить):
SO₂ + HNO₃ + H₂O → H₂SO₄ + NO

 

Взаимодействие оксидов с основаниями

1. Основные оксиды с щелочами и нерастворимыми основаниями НЕ взаимодействуют.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием солей:

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ +H₂O
CO₂ + 2NaOH → Na

2CO₃ + H₂O
CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (если CO₂ в избытке)

 

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами (т.е. только с растворимыми основаниями) с образованием солей или комплексных соединений:

а) Реакциях с растворами щелочей:

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] (тетрагидроксоцинкат натрия)
BeO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Be(OH)₄] (тетрагидроксобериллат натрия)
Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия)

 

б) Сплавление с твердыми щелочами:

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O (цинкат натрия)
(кислота: H₂ZnO₂)
BeO + 2NaOH → Na₂BeO₂ + H₂O (бериллат натрия)
(кислота: H

2BeO₂)
Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (алюминат натрия)
(кислота: HAlO₂)

 

Взаимодействие оксидов с солями

1. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами все реакции протекают при нагревании:

SiO₂ + CaCO₃ → CaSiO₃ + CO₂­
P₂O₅ + 3CaCO₃ → Ca₃(PO₄)₂ + 3CO₂­
Al₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaAlO₂ + CO₂
Cr₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaCrO₂ + CO₂
ZnO + 2KHCO₃ → K₂ZnO₂ + 2CO₂ + H₂O

SiO₂ + K₂SO₃ → K

2SiO₃ + SO₂­
ZnO + Na₂SO₃ → Na₂ZnO₂ + SO₂­

 

Если оба оксида являются газообразными, то выделяется тот, который соответствует более слабой кислоте:
K₂CO₃ + SO₂ → K₂SO₃ + CO₂­ (H₂CO₃ слабее и менее устойчива, чем H₂SO₃)

 

2. Растворенный в воде CO₂ растворяет нерастворимые в воде карбонаты (с образованием растворимых в воде гидрокарбонатов):
CO₂ + H₂O + CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂
CO₂ + H₂O + MgCO₃ → Mg(HCO₃)₂

В тестовых заданиях такие реакции могут быть записаны как:

chemrise.ru

Тема №10 «Характерные химические свойства основных, амфотерных и кислотных оксидов»

Оглавление

1. Оксиды
2. Типичные реакции основных оксидов
3. Типичные реакции кислотных оксидов
4. Типичные реакции амфотерных оксидов
5. Получение оксидов
6. Шпаргалка
7. Итог урока

Оксиды

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления (-2). Общая формула оксидов: Э_mО_n, где m — чис­ло атомов элемента Э, а n — число атомов кис­лорода. Оксиды могут быть твердыми (песок SiO₂, разно­видности кварца), жидкими (оксид водорода H₂O), газо­образными (оксиды углерода: углекислый CO

2 и угарный СО газы).

Номенклатура химических соединений развивалась по мере накопления фактического материала. Сначала, пока число известных соединений было невелико, широко использовались тривиальные названия, не отражающие состава, строения и свойства вещества, — сурик РЬ₃О₄, глет РЬО, жженая магнезия MgO, железная окалина Fe₃О₄, веселящий газ N₂О, белый мышьяк As₂О₃• На смену тривиальной номенклатуре при шла полусистематическая номенклатура — в название были вкл

www.chem-mind.com

Оксиды: классификация, получение и свойства

 

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых —  кислород со степенью окисления -2.  При этом кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. В школьном курсе оксиды традиционно делят на солеобразующие и несолеобразующие. Некоторые оксиды относят к солеобразным (двойным).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, обладающие характерными основными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степень окисления +1 и +2.

Кислотные оксиды — это оксиды, характеризующиеся кислотными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов.

Амфотерные оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N₂O и SiO.

Классификация оксидов

Тренировочные тесты по теме Классификация оксидов.

Получение оксидов

Общие способы получения оксидов:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

1.1. Окисление металлов: большинство металлов окисляются кислородом до оксидов с устойчивыми степенями окисления.

Например, алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O₂

→ 2Al₂O₃

Не взаимодействуют с кислородом золото, платина, палладий.

Натрий при окислении кислородом воздуха образует преимущественно пероксид Na₂O₂,

2Na + O₂ → 2Na₂O₂

Калий, цезий, рубидий образуют преимущественно пероксиды состава MeO₂:

K + O₂  →  KO₂

Примечания: металлы с переменной степенью окисления окисляются кислородом воздуха, как правило, до промежуточной степени окисления (+3):

4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃

Железо также горит с образованием железной окалины — оксида железа (II, III):

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

1.2. Окисление простых веществ-неметаллов.

Как правило, при окислении неметаллов образуется оксид неметалла с высшей степенью окисления, если кислород в избытке, или оксид неметалла с промежуточной степенью окисления, если кислород в недостатке.

Например, фосфор окисляется избытком кислорода до оксида фосфора (V), а под действием недостатка кислорода до оксида фосфора (III):

4P + 5O_2(изб.) → 2P₂O₅

4P + 3O_2(нед.) → 2P₂O₃

Но есть некоторые исключения.

Например, сера сгорает только до оксида серы (IV):

S + O₂ → SO₂

Оксид серы (VI) можно получить только окислением оксида серы (IV) в жестких условиях в присутствии катализатора:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

Азот окисляется кислородом только при очень высокой температуре (около 2000^оС), либо под действием электрического разряда, и только до оксида азота (II):

N₂ + O₂ = 2NO

Не окисляется кислородом фтор F₂ (сам фтор окисляет кислород). Не взаимодействуют с кислородом прочие галогены (хлор Cl₂, бром и др.), инертные газы (гелий He, неон, аргон, криптон).

2. Окисление сложных веществ (бинарных соединений): сульфидов, гидридов, фосфидов и т.д.

При окислении кислородом сложных веществ, состоящих, как правило, из двух элементов, образуется смесь оксидов этих элементов в устойчивых степенях окисления.

Например, при сжигании пирита FeS₂ образуются  оксид железа (III) и оксид серы (IV):

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Сероводород горит с образованием оксида серы (IV)  при избытке кислорода и с образованием серы при недостатке кислорода:

2H₂S + 3O_2(изб.) → 2H₂O + 2SO₂

2H₂S + O_2(нед.) → 2H₂O + 2S

А вот аммиак горит с образованием простого вещества N₂, т.к. азот реагирует с кислородом только в жестких условиях:

4NH₃ + 3O₂ →2N₂ + 6H₂O

А вот в присутствии катализатора аммиак окисляется кислородом до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

 3. Разложение гидроксидов. Оксиды можно получить также из гидроксидов — кислот или оснований. Некоторые гидроксиды неустойчивы, и самопроизвольную распадаются на оксид и воду; для разложения некоторых других (как правило, нерастворимых в воде) гидроксидов необходимо их нагревать (прокаливать).

гидроксид → оксид + вода

Самопроизвольно разлагаются в водном растворе угольная кислота, сернистая кислота, гидроксид аммония, гидроксиды серебра (I), меди (I):

H₂CO₃ → H₂O + CO₂

H₂SO₃ → H₂O + SO₂

NH₄OH → NH₃ + h3O

2AgOH → Ag₂O + H₂O

2CuOH → Cu₂O + H₂O

При нагревании разлагаются на оксиды большинство нерастворимых гидроксидов — кремниевая кислота, гидроксиды тяжелых металлов — гидроксид железа (III) и др.:

H₂SiO₃ → H₂O + SiO₂

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

4. Еще один способ получения оксидов — разложение сложных соединений — солей.

Например, нерастворимые карбонаты и карбонат лития при нагревании разлагаются на оксиды:

Li₂CO₃ → H₂O + Li₂O

CaCO₃ →  CaO + CO₂

Соли, образованные сильными кислотами-окислителями (нитраты, сульфаты, перхлораты и др.), при нагревании, как правило, разлагаются с с изменением степени окисления:

2Zn(NO₃)₂ → 2ZnO + 4NO₂ + O₂

Более подробно про разложение нитратов можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Химические свойства оксидов

Значительная часть химических свойств оксидов описывается схемой взаимосвязи основных классов неорганических веществ.

Химические свойства основных оксидов

Подробно про химические свойства оксидов можно прочитать в соответствующих статьях:

Химические свойства основных оксидов.

Химические свойства кислотных оксидов.

Химические свойства амфотерных оксидов.

 

 

 

 

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

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!)

www.kristallikov.net

Классификация неорганических веществ | CHEMEGE.RU

Химические вещества можно разделить на две неравные группы: простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного элемента (О₂, P₄).

Сложные вещества  состоят из атомов двух и более элементов (CaO, H₃PO₄).

Простые вещества можно разделить на металлы и неметаллы.

Металлы – это простые вещества, в которых атомы соединены между собой металлической химической связью. Металлы стремятся отдавать электроны и характеризуются металлическими свойствами (металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, пластичность и др.).

Неметаллы – это простые вещества, в которых атомы соединены ковалентными (или межмолекулярными) связями. Неметаллы стремятся принимать или притягивать электроны. Неметаллические свойства – это способность принимать или притягивать электроны.

Все элементы в Периодической системе химических элементов (ПСХЭ)  расположены либо в главной подгруппе, либо в побочной. В различных формах короткопериодной ПСХЭ главные и побочные подгруппы расположены по-разному. Есть простой способ, который позволит вам быстро и надежно определять, к акой подгруппе относится элемент. Дело в том, что все элементы второго периода расположены в главной подгруппе. Те элементы, которые расположены в ячейке точно под элементами второго периода (справа или слева), относятся к главной подгруппе. Остальные — к побочной.

Например, в таблице Менделеева, которая используется на ЕГЭ по химии, элемент номер 32, галлий, расположен в ячейке справа, точно под соответствующим ему элементом второго периода, бором. Следовательно, галлий относится к главной подгруппе. А вот скандий, элемент номер 21, расположен в ячейке слева. Следовательно, скандий относится к побочной подгруппе.

Неметаллы расположены в главных подгруппах, в правом верхнем угле ПСХЭ. К металлам относятся все элементы побочных подгрупп и элементы главных подгрупп, расположенные в левой нижней части ПСХЭ.  Разделяют металлы и неметаллы обычно, проводя условную линию от бериллия до астата. На рисунке показано точное разделение на металлы и неметаллы. Закрашены цветом неметаллы.

Основные классы сложных веществ — это оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из атомов двух элементов, один из которых кислород, имеющий степень окисления -2.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. Некоторым оксидам соответствуют гидроксиды (солеобразующие оксиды), а некоторым нет (несолеобразующие).

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, которые проявляют характерные основные свойства. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +1 и +2. Например, оксид лития Li₂O, оксид железа (II) FeO.

Кислотные оксиды — это оксиды, которые проявляют кислотные свойства. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов с любой степенью окисления. Например, оксид хлора (I) Cl₂O, оксид хрома (VI) CrO₃.

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют и основные, и кислотные свойства. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N₂O и SiO.

Встречаются и оксиды, похожие на соли, т.е. солеобразные (двойные).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды, образованные элементом с разными степенями окисления. Например, магнетит (магнитный железняк) FeO·Fe₂O₃.

Алгоритм определения типа оксида: сначала определяем, какой элемент образует оксид – металл или неметалл.  Если это металл, то определяем степень окисления, затем определяем тип оксида. Если это неметалл, то оксид кислотный (если это не  исключение).

 

Гидроксиды — это сложные вещества, в составе которых есть группа Э-O-H. К гидроксидам относятся основания, амфотерные гидроксиды, и кислородсодержащие кислоты.

Каждому солеобразующему оксиду соответствует гидроксид:

основному оксиду соответствует гидроксид основание,

кислотному оксиду соответствует гидроксид  кислота,

амфотерному оксиду соответствует амфотерный гидроксид.

Например, оксид хрома (II) CrO — основный, ему соответствует гидроксид основание. Формулу гидроксида легко получить, просто добавив к металлу гидроксидную группу OH: Cr(OH)₂.

Оксид хрома (VI) — кислотный, ему соответствует гидроксид кислота H₂CrO_4, и кислотный остаток хромат-ион CrO₄^2-.

Если все индексы кратны 2, то мы делим все индексы на 2.

Например: N₂O₅ + H₂O → H₂N₂O₆, делим на 2, получаем HNO₃. Так получаем мета-формулу кислоты. Если мы добавим еще одну молекулу воды, то получим орто-формулу кислоты.

Например: оксид P₂O₅, мета-форма: HPO₃. Добавляем воду, орто-форма: H₃PO₄. Орто-форма устойчива у фосфора и мышьяка.

Оксид хрома (III) — Cr₂O₃ — амфотерный, ему соответствует амфотерный гидроксид, который может выступать и как основание, и как кислота: Cr(OH)₃ = HCrO₂,  кислотный остаток хромит: CrO₂^—.

Взаимосвязь оксидов и гидроксидов:

Основания (основные гидроксиды) — это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов (отрицательных ионов) образуют только гидроксид-ионы OH^—.

Основания можно разделить на растворимые в воде (щелочи), нерастворимые в воде, и самопроизвольно разлагающиеся.

К разлагающимся в воде (неустойчивым) основаниям относят гидроксид аммония, гидроксид серебра (I), гидроксид меди (I). В водном растворе такие соединения практически необратимо распадаются:

NH₄OH → NH₃ + H₂O

2AgOH → Ag₂O + H₂O

2CuOH → Cu₂O + H₂O

Основания с одной группой ОН – однокислотные (например, NaOH), с двумя – двухкислотные (Ca(OH)₂) и с тремя – трехкислотные (Fe(OH)₃).

Кислоты – это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют в качестве катионов только ионы гидроксония H₃O⁺(H⁺). Кислоты состоят из водорода H⁺ и кислотного остатка.

По числу атомов водорода, которые можно заместить на металлы,  кислоты разделяют на одноосновные (HNO₃), двухосновные (H₂SO₄), трехосновные (H₃PO₄) и т.д.

По содержанию атомов кислорода кислоты делят на бескислородные (например, соляная кислота HCl)  и кислородсодержащие (например, серная кислота H₂SO₄).

Кислоты также можно разделить на сильные и слабые.

Сильные кислоты. К ним относятся:

• Бескислородные кислоты: HCl, HBr, HI. Остальные бескислородные кислоты, как правило, слабые.
• Некоторые высшие кислородсодержащие кислоты: H₂SO₄, HNO₃, HClO₄и др.

Слабые кислоты. К ним относятся:

• Слабые и растворимые кислоты: это H₃PO₄, CH₃COOH, HF и др.
• Летучие или неустойчивые кислоты: H₂S —  газ; H₂CO₃ — распадается на воду и оксид: H₂CO₃ → Н₂О + СО₂↑; H₂SO₃— распадается на воду и оксид: H₂SO₃ → H₂O+ SО₂↑. 
• Нерастворимые в воде кислоты: H₂SiO₃, H₃BO₃  и другие.

Определить, сильная кислота перед вами, или слабая, позволяет простой прием.  Мы вычитаем из числа атомов O в кислоте число атомов H. Если получаем число 2 или 3, то кислота сильная. Если 1 или 0 — то кислота слабая. 

Например: HClO: 1-1 = 0, следовательно, кислота слабая.

Соли – сложные вещества, состоящие из катиона металла (или металлоподобных катионов, например, иона аммония NH₄⁺) и аниона кислотного остатка. Также солями называют вещества, которые могут быть получены при взаимодействии кислот и оснований с выделением воды.

Если рассматривать соли, как продукты взаимодействия кислоты и основания, то соли делят на средние, кислые и основные.

Средние соли – продукты полного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металла (например, Na₂CO₃, K₃PO₄).

Кислые соли – продукты неполного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металлов (например, NaHCO₃, K₂HPO₄).

Основные соли – продукты неполного замещения гидроксогрупп основания на анионы кислотных остатков кислоты (например, малахит (CuOH)₂CO₃).

По числу катионов и анионов соли разделяют на:

Простые соли – состоящие из катиона одного типа и аниона одного типа (например, хлорид кальция CaCl₂).

Двойные соли – это соли, состоящие из двух или более разных катионов и аниона одного типа (например, алюмокалиевые квасцы – KAl(SO₄)₂).

 Смешанные соли – это соли, состоящие из катиона одного типа и двух или более анионов разного типа (например, хлорид-гипохлорит кальция Ca(OCl)Cl).

По структурным особенностям выделяют также гидратные соли и комплексные соли.

Гидратные соли (кристаллогидраты) – это такие соли, в состав которых входят молекулы кристаллизационной  воды (например, декагидрат сульфата натрия Na₂SO₄·10 H₂O).

Комплексные соли – это соли, содержащие комплексный катион или комплексный анион (K₃[Fe(CN)₆], [Cu(NH₃)₄](OH)₂).

Помимо основных классов неорганических соединений, существует большое количество других. Например, бинарные соединения элементов с водородом.

Водородные соединения – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых водород. Водород образует солеобразные гидриды и летучие водородные соединения.

Солеобразные гидриды ЭН_х – это соединения металлов IA, IIA групп и алюминия с водородом. Степень окисления водорода равна -1. Например, гидрид натрия NaH.

Летучие водородные соединения Н_хЭ – это соединения неметаллов с водородом, в которых степень окисления водорода равна +1. Например, аммиак NH₃, фосфин PH₃.

 

 

 

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

Амфотерные оксиды и гидроксиды. Видеоурок. Химия 9 Класс

Тема: Введение

Урок: Амфотерные оксиды и гидроксиды

Рис. 1. Вещества, проявляющие амфотерные свойства

Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, а кислотные оксиды – с основаниями. Но существуют вещества, оксиды и гидроксиды которых в зависимости от условий, будут реагировать и с кислотами и с основаниями. Такие свойства называются амфотерными.

Вещества, обладающие амфотерными свойствами приведены Рис.1.. Это  соединения, образованные бериллием, цинком, хромом, мышьяком, алюминием, германием, свинцом, марганцем, железом, оловом.

Примеры их амфотерных оксидов приведены в таблице 1.

Рассмотрим амфотерные свойства оксидов цинка и алюминия. На примере их взаимодействия с основными и кислотными оксидами, с кислотой и щелочью.

—  Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:

ZnO + Na₂O → Na₂ZnO₂ (цинкат натрия). Оксид цинка ведет себя как кислотный.

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂+ H₂O

—  Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.

3ZnO + P₂O₅ → Zn₃(PO₄)₂ (фосфат цинка)

ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O

Аналогично оксиду цинка ведет себя и оксид алюминия:

—  Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:

Al₂O₃ + Na₂O → 2NaAlO₂ (метаалюминат натрия). Оксид алюминия ведет себя как кислотный.

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂+ H₂O

—  Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.

Al₂O₃ + P₂O₅ → 2AlPO₄(фосфат алюминия)

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Рассмотренные реакции происходят при нагревании, при сплавлении. Если взять растворы веществ, то реакции пойдут несколько иначе.

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] (тетрагидроксоцинкат натрия) Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия)

В результате этих реакций получаются соли, которые относятся к комплексным.

Рис. 2. Минералы на основе оксида алюминия

Оксид алюминия.

Оксид алюминия чрезвычайно распространенное на Земле вещество. Он составляет основу глины, бокситов, корунда и других минералов. Рис.2.

В результате взаимодействия этих веществ с серной кислотой, получается сульфат цинка или сульфат алюминия.

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

Al₂O₃ + 3H₂SO₄→ Al₂ (SO₄)₃ + 3H₂O

Реакции гидроксидов цинка и алюминия с оксидом натрия происходят при сплавлении, потому что эти гидроксиды твердые и не входят в состав растворов.

Zn(OН)₂ + Na₂O → Na₂ZnO₂ + Н₂О     соль называется цинкат натрия.

2Al(OН)₃ + Na₂O → 2NaAlO₂ + 3Н₂О   соль называется метаалюминат натрия.

Рис. 3. Гидроксид алюминия

Реакции амфотерных оснований со щелочами характеризует их кислотные свойства. Данные реакции можно проводить как при сплавлении твердых веществ, так и в растворах. Но при этом получатся разные вещества, т.е. продукты реакции зависят от условий проведения реакции: в расплаве или в растворе.

Zn(OH)₂ + 2NaOH _тв. Na₂ZnO₂ + 2Н₂О

Al(OH)₃ + NaOH _тв. NaAlO₂+ 2H₂O

Zn(OH)₂ + 2NaOH _{раствор} → Na₂[Zn(OH)₄] Al(OH)₃ + NaOH _{раствор} → Na[Al(OH)₄] тетрагидроксоалюминат натрия Al(OH)₃ + 3NaOH _{раствор}→ Na₃[Al(OH)₆]        гексагидроксоалюминат натрия.

Получается тетрагидроксоалюминат натрия или гексагидроксоалюминат натрия зависит от того, сколько щелочи мы взяли. В последней реакции щелочи взято много и образуется гексагидроксоалюминат натрия.

Элементы, которые образуют амфотерные соединения, могут сами проявлять амфотерные свойства.

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]  + Н₂↑(тетрагидроксоцинкат натрия)

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂↑( (тетрагидроксоалюминат натрия)

Zn + H₂SO_{4(разб.)→} ZnSO₄ + H₂↑

2Al + 3H₂SO_4(разб.)→ Al₂ (SO₄)₃ + 3H₂↑

Напомним о том, что амфотерные гидроксиды являются нерастворимыми основаниями. И при нагревании разлагаются , образуя оксид и воду.

Разложение амфотерных оснований при нагревании.

2Al(OH)₃  Al₂O₃ + 3H₂O

Zn(OH)₂ ZnO + H₂O

Подведение итога урока.

Вы узнали свойства амфотерных оксидов и гидроксидов. Эти вещества, имеют амфотерные (двойственные) свойства. Химические реакции, которые протекают с ними, имеют особенности. Вы рассмотрели примеры амфотерных оксидов и гидроксидов.

 

Список рекомендованной литературы

1. Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.

2. Попель П.П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П.П. Попель, Л.С.Кривля. -К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.

3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с .

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет

1. Chemport.ru (Источник).

1. Химик (Источник).

 

Рекомендованное домашнее задание

1. №№ 6,10 (с.130) Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2008 г.170с.: ил.

2. Напишите формулу гексагидроксоалюмината натрия. Как получают это вещество?

3. К раствору сульфата алюминия понемногу приливали раствор гидроксида натрия до избытка. Что наблюдали? Напишите уравнения реакций.

interneturok.ru