Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

Блок 3. Металлы. Неметаллы. Основные классы неорганических соединений

Химические свойства оксидов: основных, кислотных, амфотерных

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

1. Основной оксид +  кислота  (образуется соль  +  вода)

Кислоты должны  существовать в виде раствора (не реагируют кремниевая, сероводородная, угольная)

Li₂O + 2HCl= 2LiCl+ H₂O, 

NiO + H2SO4 = NiSO₄ + H₂O

2. Основный оксид + вода (образуется щелочь)

В реакцию вступают только 8 оксидов: IA группа, СаО, SrO, ВаО)

Оксид реагирует с водой только  если в результате образуется растворимый гидроксид (щелочь). 

Li₂O + H₂O = 2LiOH

BaO + H₂O = Ba(OH)₂

3. Основный оксид + кислотный оксид (образуется соль)

Соль должна быть устойчива.

BaO + CO₂ = BaCO₃,

FeO + SO₃ = FeSO₄,

CuO + N₂O₅ = Cu(NO₃)₂

СаО + SO₂ = CaSO₃

4. Реакции оснóвных оксидов с восстановителями. 

Многие оснóвные оксиды могут быть восстановлены до металла более активным металлом или неметаллом-восстановителем

В качестве восстановителей  используют: СО, С, водород, алюминий, магний.

С водородом реагируют оксиды неактивных металлов. 

FeO + H₂ = Fe + H₂O (при нагревании) 

Fe₂O₃ + H₂ = 2FeO + H₂O, 

Fe₂O₃ + CO = 2FeO + CO₂. 

5. Окисление до более высоких степеней окисления. 

Осуществима, если металл может иметь несколько оксидов с разными степенями окисления.

4FeO + O2 = 2Fe₂O₃

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ

К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов и некоторые оксиды металлов групп Б, если металлы в этих оксидах находятся в высших степенях окисления (+4,+5,+6,+7) , например, CrO₃, Mn₂O₇. 

газы: СО₂, N₂O₃, SO₂, SeO₂),          

жидкости : Mn2O7                                                                                                         

твердые вещества : B₂O₃, SiO₂, N₂O₅, P₄O₆, P₄O₁₀, I₂O₅, CrO₃). 

1. Кислотный оксид + вода → кислота

Оксид реагирует с водой, если в результате образуется растворимый гидроксид. 

Не реагирует с водой SiO₂.

N₂O₃ + H₂O = 2HNO₂ 

SO₂ + H₂O = H₂SO₃ 

N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

2. Кислотный  оксид + основный оксид→ соль

Соль должна быть устойчива.

CO₂ + CaO = CaCO₃

P₂O₅ + 6FeO = 2Fe₃(PO₄)₂  (при нагревании)

N₂O₅ + ZnO = Zn(NO₃)₂

3. Кислотный оксид + основание (щелочь) → соль  + вода

Реакция возможна только со щелочами.

SO₃, CrO₃, N₂O₅, Cl₂O₇) реагирует и с нерастворимыми (слабыми) основаниями.

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O

SiO₂ + 2KOH = K₂SiO₃ + H₂O (при нагревании),

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O, 

N₂O₅ + 2KOH = 2KNO₃ + H₂O.

4. Кислотный оксид + соль более летучей кислоты → соль  + летучий оксид

Твёрдые, нелетучие оксиды (SiO₂,P₂O₅) вытесняют из солей летучие.

SiO₂ + K₂CO₃ = K₂SiO₃ + CO₂

          (при нагревании)

4. Окисление оксидов до более высокой степени окисления:

Для элементов, которые образуют  несколько оксидов с разной степенью окисления

а) кислородом:

2СО + О₂ = 2СО₂

2SO₂ + O₂ ⇆ 2SO₃

б) озоном:

NO + O₃ = NO₂ + O₂

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ

К амфотерным оксидам относят ZnO, Al₂O₃, BeO, PbO, Fe₂O₃, Cr₂O₃ и некоторые другие оксиды.

Амфотерные оксиды обладают  свойствами и оснóвных, и кислотных оксидов. 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

1. Оксид + кислота  → соль + вода

Только с сильными кислотами

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H2O

Al₂O₃ + HNO3 = Al(NO₃)₃ +H₂O

2. Кислотный оксид + амфотерный  оксид→ соль

Соль должна быть устойчива

ZnO+ SiO₂ = ZnSiO₃

КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА

1. При сплавлении с оксидами металлов образует соли, в которых амфотерный  металл образует кислотный остаток :

                        ZnO + Na₂O  = Na₂ZnO₂. 

2. Амфотерный  оксид + раствор щелочи →  раствор гидроксокомплекса

Al₂O₃ + KOH +H₂O = K[Al(OH)₄] 

ZnO + NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

3. Амфотерный  оксид + расплав  щелочи →  соль + вода

Реагируют с расплавами щелочей – образуя соли, при этом проявляют свойства кислотных оксидов.

Al₂O₃ + 2KOH = 2KAlO₂ + H₂O (при нагревании)

ZnO + 2KOH =K₂ZnO₂ + H₂O (при нагревании)

Вещества, образуемые катионами амфотерных металлов  в щелочной среде

4. Амфотерный  оксид + карбонаты щелочных металлов  →  соль + газ

При сплавлении могут взаимодействовать с карбонатами щелочных металлов, как со щелочами.

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂  + CO₂­(при нагревании)

ZnO + Na2CO3 = Na₂ZnO₂ + CO₂­(при нагревании)

5.  Взаимодействие с сильными восстановителями: 

ZnO + C    = Zn + CO; 

ZnO + CO  =  Zn + CO2; 

ZnO + H2   = Zn + H2O

Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O, 

Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2 

                                                ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА  ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

ОКСИДЫ  МЕТАЛЛОВ II ГРУППЫ А -  ОСНОВНЫЕ ОКСИДЫ: 

MgO (жженная магнезия),  CaO (негашёная известь, жжёная известь, кипелка. Порошок белого цвета), SrO. ВaО

Негашенная известь при спекании с углеродом дает карбид кальция
СаО + 3С = СаС2  + СО↑

III ГРУППА  А      ОКСИД АЛЮМИНИЯ Аl₂О₃ - АМФОТЕРНЫЙ 

 с преобладание основных свойств

Al₂O₃ - очень твердый белого цвета(корунд), тугоплавкий - 2050⁰С.

Реагирует с  солями летучих кислотс образованием алюминатов и газообразного вещества.

Аl₂O₃ + Na₂CO₃ (тв.) = 2NaAlO₂ + СO₂↑

                                          I ГРУППА  Б 

                                       ОКСИДЫ  МЕДИ 

ОКСИД МЕДИ  (I) твердое вещество красного цвета, нерастворимые в воде, имеют основный характер. 

1. Взаимодействует с разбавленной серной кислотой с образование меди, сульфата меди (II), воды.

Cu₂O + H₂SO₄ = Cu + CuSO₄ + H₂O

2. Взаимодействует с водным растворoм аммиака с образованием гидроксида диамин меди.

Cu₂O + 4NH₃  + H₂O = 2[Cu(NH₃)₂OH]

ОКСИД МЕДИ  (II) твердое вещество черного  цвета, нерастворимые в воде, имеют амфотерный  характер.

Взаимодействует с растворами щелочей

CuO + NaOH + H₂O = Na₂[Cu(OН)₄] (тетрагидроксокупрат)

Восстанавливается при нагревании водородом, углеродом, угарным газом, аммиаком и более активными металлами

→ медь + соответствующий оксид или неметалл.

ЗСuО + 2NH₃ = ЗСu + N₂↑ + 3H₂О 

                                          II ГРУППА  Б 

                                       ОКСИД   ЦИНКА 

ОКСИД ЦИНКА  (II) твердое вещество белого  цвета, нерастворимые в воде, имеют амфотерный  характер.

Взаимодействует с растворами щелочей

ZnO + NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OН)₄] (тетрагидроксоцинкат)

                                                      VIII ГРУППА Б

                                                     ОКСИДЫ ЖЕЛЕЗА 

ОКСИД  ЖЕЛЕЗА (II)    ОСНОВНЫЙ 

порошок черного цвета, нерастворимый в воде. 

обладают восстановительными свойствами, соединения железа со степенью окисления железа +2 малоустойчивы они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей:

3FeO + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

Fe₂O₃  -  ОКСИД ЖЕЛЕЗА  (III)     АМФОТЕРНЫЙ

Твердое вещество бурого цвета, нерастворимое в воде

Оксид образуется при сжигании сульфидов железа, например, при обжиге пирита:

4FeS₂ + 11O₂ →  2Fe₂O₃ + 8SO₂↑ 

или при прокаливании солей железа:

2FeSO₄ →Fe₂O₃ + SO₂↑  + SO₃↑

                      ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА  ОКСИДОВ НЕМЕТАЛЛОВ

                                  IV группа А  ОКСИДЫ УГЛЕРОДА. 

CO - НЕСОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ 

Угарный газ – бесцветный, без запаха,  плохо растворим в воде, токсичен, ядовит  

Молекула оксида углерода (II) имеет линейное строение. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счѐт дополнительной донорно-акцепторной связи.

CO₂ -КИСЛОТНЫЙ 

Углекислый газ – без цвета, без запаха, при сжижении образует «сухой лед»

Качественной реакцией для обнаружения углекислого газа является помутнение известковой воды: 

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

ОКСИД КРЕМНИЯ (IV) SIO2 – КИСЛОТНЫЙ оксид. 

В природе – речной песок, кварц, кремнезем. Оксид без цвета, без запаха, единственный из кислотных  нерастворимый в воде. 

Имеет атомную кристаллическую решетку. 

1) Из кислот реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом:
SiO₂ + 6HF(г) = SiF₄ + H₂O 
SiO₂ + 6HF(р-р)= H₂[SiF₆] + 2H₂O
2) При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом\nобразуется кремний:
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO
или при избытке восстановителя – силициды: 
SiO2 + 4Mg = Mg2Si + 2MgO.
3) Взаимодействие с неметаллами.                              
с водородом: SiO₂ + 2Н₂ = Si + 2Н₂O,                                 
с углеродом: SiO₂ + 3С = SiС + 2СO. 

V ГРУППА  А    ОКСИДЫ АЗОТА

N₂O  ОКСИД АЗОТА (I) ЗАКИСЬ АЗОТА, "веселящий газ“  НЕСОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ

Бесцветный газ, со слабым сладковатым запахом, хорошо растворим в воде.

Разлагается при 700°C с выделением кислорода: 

2N₂O = 2N₂+ O₂ 

2. Окислитель, поддерживает горение, как кислород. 

С водородом: N₂O + H₂ = N₂ + Н₂O, 

с углеродом: N₂O + C = N₂ + CO 

с фосфором: 5N₂O + 2Р = 5N₂ + Р₂O₅

NO   ОКСИД АЗОТА (II) ОКИСЬ АЗОТА  НЕСОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ 

бесцветный газ, без запаха, плохо растворим в воде.

Легко окисляется кислородом и галогенами 

2NO + O₂ = 2NO₂

Может быть окислителем, переходя в простое вещество азот: в  нѐм могут гореть водород, углерод и т.п. 

2NO + 2H₂ =N₂ + 2H₂O 

NO₂ ОКСИД АЗОТА (IV), ДИОКСИД АЗОТА, «ЛИСИЙ ХВОСТ»  КИСЛОТНЫЙ

бурый газ, специфический запах, токсичен, взаимодействует с водой -  (даѐт 2 кислоты) 

1. Кислотный оксид, образует с водой сразу две кислоты: азотную и азотистую:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂ 

4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃ 

2) со щелочами:

 2NO₂ +2NaOH =NaNO₂+NaNO₃ +H₂O

2. Окислитель: 

NO₂ + SO₂ = SO₃ + NO 

2NO₂ + 2С = 2СO₂ + N₂ 

5NO₂ + 2Р = Р₂O₅ + 5NO 

N₂O₅ ОКСИД АЗОТА (V) АЗОТНЫЙ АНГИДРИД   КИСЛОТНЫЙ

кристаллическое  вещество, легко плавится (40°С) 

1. Сильный окислитель: 

2N₂O₅ + S = SO₂ +4NO₂ 

2. Легко разлагается (при нагревании – со взрывом): 

2N₂O₅ = 4NO₂ + O₂

P₂O₅ (ОКСИД ФОСФОРА (V)    ФОСФОРНЫЙ АНГИДРИД).   КИСЛОТНЫЙ

Белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4H10, очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей). 

Реакция с водой – в зависимости от количества воды – образуются разные кислоты

P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃ (метафосфорная кислота) 

P₂O₅ +3H₂O = 2H₃PO₄ (ортофосфорная кислота) 

VI ГРУППА А  ОКСИДЫ СЕРЫ

SO₂  (СЕРНИСТЫЙ АНГИДРИД; СЕРНИСТЫЙ ГАЗ)     КИСЛОТНЫЙ 

Бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде. Обладает восстановительными и окислительными свойствами 

SO₃  (СЕРНЫЙ АНГИДРИД; СЕРНЫЙ ГАЗ)     КИСЛОТНЫЙ 

Бесцветная жидкость  с резким запахом, хорошо растворима в воде. Обладает сильными  окислительными свойствами 

Взаимодействует с концентрированной серной кислотой, образуя олеум.

VII ГРУППА  А   ОКСИДЫ  ГАЛОГЕНОВ

ФТОРИД КИСЛОРОДА  ОF₂ 

Кислород проявляет положительную степень окисления. Бесцветный газ, плохо растворимый в воде, распадается на кислород и фтор. 

Фтор не образует кислородных кислот, так как не проявляет положительных степеней окисления.