Лекция - Оксиды - файл n1.doc

Лекция - Оксиды
скачать (109.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc110kb.06.11.2012 09:53скачать

n1.doc



ОКСИДЫ.
Классификация оксидов.
Оксидами – называют сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в .. окисления – 2. Общая формула оксидов Э2 Оn
По способности к образованию солей и кислотно-основным свойствам оксиды классифицируют:
ОКСИДЫ


Несолеобразующими называют оксиды, которые не образуют солей при взаимодействии с другими оксидами, а также кислотами и основаниями. К ним относятся следующие оксиды: CO, NO, N2O, SiO, FeO4 , S2O
Солеобразующие оксиды образуют соли при взаимодействии с другими оксидами, кислотами или основаниями. По кислотно-основным признакам солеобразующие оксиды делятся на основные, кислотные, амфотерные.
Номенклатура: В соответствии с международной номенклатурой называя этот класс соединения, употребляют слово оксид, после которого дается название или символ элемента с указанием его степени окисления (не валентности!) в оксиде. Степень окисления указывается римскими цифрами и только в том случае, если элемент образует несколько разных оксидов:

K2O – оксид калия

FeO – оксид железа (II)

Fe2O3 - оксид железа (III)

Fe3O4 (FeO. Fe2O3) - оксид железа (II) - оксид железа (III)
Основные оксиды и их свойства.
Основными называют оксиды, гидроксиды которых являются основаниями.

Например, оксиду кальция CaO соответствует гидроксид Ca(OH)2 , обладающий основными свойствами, поэтому CaO – основной оксид.

Основные оксиды обрзуют только элементы металла, причем степень окисления металла в этих оксидах невелика (+1 и +2)

К основным оксидам относятся оксиды щелочных (Zi2, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O) и щелочноземельных металлов (CaO, SrO, BaO), а также MgO, CuO, FeO, CoO, NiO, MnO, CrO, Ag2O, HgO и др.
Общие химические свойства.


  1. отношение к воде.

С водой непосредственно реагируют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. В этих реакциях образуются сильные основания – щелочи.
CaO + H2O Ca(OH)2 CuO + H2O

Na2O + H2O 2NaOH FeO + H2O



  1. отношение к другим оксидам.

Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, образуя соли.

Эти реакции требуют нагревания, поэтому возможность их протекания определяется термической устойчивостью соли. Термически более устойчивы соли щелочных и щелочно-земельных металлов, поэтому оксиды этих металлов реагируют с большинством кислотных оксидов:

Na2O + CO2 t Na2CO3

CaO + CO2 t Ca CO3

K2O + SO3 t K2 SO4

3 BaO + P2O5 t Ba3 (PO4)2

CaO + SiO2 t CaSiO3

Соли остальных металлов термически менее устойчивы и в условиях синтеза полностью или частично разлагаются.

Например, нельзя получить ZnCO3 и FeCO3 по реакциям ZnO + CO2 и FeO + CO2, поскольку уже при температуре = 500С эти карбонаты разлагаются.

Основные оксиды образуют соли при сплавлении с амфотерными оксидами.

K2O + Al2O3 t 2KAlO2 метаалюминат калия

Na2O + ZnO t Na2ZnO2 цинкат натрия

MgO + Al2O3 t Mg(AlO2)2 метаалюминат магния


  1. отношение к кислотам и основаниям.

Основные оксиды реагируют только с кислотами, т.е. с веществами, химическая сущность которых противоположна таковой для основных оксидов. В данных реакциях образуется соль и вода.

K2O + H2SO4 t K2SO4 + H2O

CuO + 2HNO3 t Cu(NO3)2 + H2O

3CaO + 2H3PO4 t Ca3(PO4)2 + 3 H2O

При сплавлении основные оксиды активных металлов реагируют с амфотерными основаниями.

Na2O + Al(OH)3 t 2NaAlO2 + 3 H2O

CaO + Zn(OH)2 t CaZnO2 + H2O
Кислотные оксиды и их свойства.
Кислотными называются оксиды, гидроксиды которых являются кислотами.
Например, оксиду серы (VI) SO3 соответствует серная кислота H2SO4, поэтому SO3 – кислотный оксид.

Кислотные оксиды иногда называют ангидридами кислот: SO3 - ангидрид серной кислоты.

Кислотные оксиды образуют как элементы металла, так и элементы неметаллы.

Оксид металла будет кислотным, если степень окисления металла в оксиде +5 и выше:

Cr+6O3 Mg+6O3 Mn2+7O7 V2+5O5

Примеры кислотных оксидов, образованных неметаллами:

CO2 SO2 SO3 SiO2 P2O5 P2O3 N2O3 N2O5 Cl2O Cl2O3 Cl2O7
Общие химические свойства кислотных оксидов.


  1. отношение к воде.

Большинство кислотных оксидов реагируют с водой, образуя кислоту:

CO2 + H2O H2CO3 угольная кислота

SO3 + H2O H2SO4 серная кислота

P2O5 + H2O 2HPO3 метафосфорная кислота

P2O5 + H2Oобычные условия H3PO4 ортофосфорная кислота

SO2 + H2O H2SO3 сернистая кислота

P2O3 + H2O H3PO4 фосфористая кислота

CrO3 + H2O H2CrO4 хромовая кислота

Mn2O7 + H2O 2HMnO4 марганцевая кислота

Обратите внимание: оксид кремния (IV) SiO2 – твердый тугоплавкий оксид с водой не реагирует. Соответствующую ему кислоту получают через стадию образования соли.

K2O + SiO2 K2SiO3

K2SiO3 +2HCl H2SiO3 +2KCl

SiO32- + 2H+ H2SiO3


  1. отношение к другим оксидам.

Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами, образуя соль. (см. свойства основных оксидов).

Некоторые кислотные оксиды SO3 P2O5 SiO2 образуют соли, реагируя с амфотерными оксидами.
Al2O3 + 3 SiO3 t Al2(SO4)3

3ZnO + P2O5 Zn3(PO4)2


  1. отношение кислотных оксидов к основаниям.

Все кислотные оксиды реагируют со всеми щелочами, образуя соль и воду.

CO2 + 2KOH K2CO3 + H2O

P2O5 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 3H2O

SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O

SO3 + NaOH Na2SO4 + H2O

Оксид кремния (IV) взаимодействует с концентрированными растворами щелочей при нагревании:

SiO2 + 2NaOH t Na2SiO3 + H2O
Амфотерные оксиды и их свойства.
Амфотерные оксиды образуют элементы, которые в периодической системе элементов расположены на диагонали Be – At или вблизи неё.

Например: Al2O3 BeO ZnO Cr2O3 Fe2O3 SuO PbO PbO2

Амфотерными эти оксиды называются потому, что в зависимости от кислотно- основных свойств «партнера» по реакции эти оксиды могут проявлять как основные так и кислотные свойства. Перечислим эти свойства:


  1. Амфотерные оксиды в воде не растворяются.




  1. Амфотерные оксиды проявляют кислотные свойства, реагируя со щелочами или основными оксидами. Реакции с основными оксидами протекают только при сплавлении, реакции со щелочами – как в растворах, так и при сплавлении.

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O p-p 2Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия

ZnO + Na2O сплавление Ca(AlO2)2 металюминат кальция


  1. Основные свойства амфотерные оксиды проявляют в реакциях с сильными кислотами, а также с некоторыми кислотными оксидами: SO3 P2O5 SiO2

Al2O3 + 2HCl 2AlCl3 + 3 H2O

ZnO + 2HNO3 Zn(NO3)2 + H2O

Al2O3 + P2O5 2AlPO4

ZO + SO3 ZnSO4
Получение оксидов


  1. Взаимодействие металлов и неметаллов с кислородом:

2Ca + O2 t 2CaO

2Cu + O2 t 2CuO

4P + 5 O2 t 2 P2O5 (или P2O3)

4Al + 3 O2 t 2Al2O3

C + O2 t CO2

Si + O2 t SiO2

  1. Взаимодействие некоторых и неметаллов с водой: C + H2O CO + H2

Характер взаимодействия металла с водой зависит от его положения в электрохимическом ряду:

  1. щелочные, щелочноземельные, а также алюминий освобожденный от оксидной пленки, реагируют с водой при обычных условиях, образуя гидроксид и водород.

2K + 2 H2O 2KOH + H2

2Al + 6 H2O 2Al(OH)3 + 3H2

  1. остальные металлы, расположенные в электрохимическом ряду до водорода (Zn Mg Fe) с водой реагируют при нагревании с образованием оксида и водорода.

Zn + H2O t ZnO + H2

Mg + H2O t> 100 MgO + H2

3Fe + 4 H2O t> 700 Fe3O4 + 4H2

  1. металлы, расположенные в электрохимическом ряду за водродом, с водой непосредственно не взаимодействуют.

  1. Горение сложных веществ.

CH4 + 2O2 t CO2 + 2H2O

2CuS + 3 O2 t 2CuO + 2SO2

2H2S + 3O2 t 2H2O + 2SO2

  1. Кислотные оксиды можно получить при взаимодействии кислородосодержащих кислот с оксидом фосфора (V), который является хорошим водоотнимающим реагентом.

2HNO3 + P2O5 N2O5 + 2HPO3

H2SO4 + P2O5 SO3 + 2 HPO3

2HClO4 + P2O5 Cl2O7 + 2 HPO3

  1. Термическим разложением (термолизом) карбонатов (кроме карбонатов щелочных металлов) нитратов, нерастворимых оснований, некоторых сульфатов:

t 0C

CaCO3 900 CaO + CO2

2Cu(NO3)2 600 2CuO + 4NO2 +O2

2Al(OH)3 420 Al2O3 + 3H2O

H2SiO3 70 H2O + SiO2

CuSO4 600 CuO + SO3 (с примесью SO2 и O2)

Fe(OH)2 200 FeO + H2O ( в отсутствии кислорода)

  1. Взаимодействие металлов и неметаллов с кислотами окислителями (азотной и концентрированной серной)

Cu + 2H2SO4 конц. t CuSO4 + SO2 + 2H2O

C + 4 HNO3 конц. СO2 + 4NO2 + 2H2O

  1. Окисление низших оксидов в высшие или восстановлением высших оксидов в низшие.

2CO+2 + O2 2CO2+4

Fe2O3+3 + CO FeO+2 + CO

  1. Оксиды и можно получить при взаимодействии средних и кислых солей угольной и сернистой кислот с более сильными кислотами.

CaCo3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2

K2SO3 + 2HCl 2KCl + SO2 + H2O

2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O
Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от положения элемента в периодической системе и его степени окисления
Слева направо по периоду по мере ослабления металлических свойств элементов основные свойства оксидов ослабевают, а кислотные возрастают.

По главным подгруппам не металлические свойства элементов ослабевают, а металлические усиливаются, поэтому: сверху вниз по главной подгруппе возрастают основанные свойства оксидов, а кислотные ослабевают.

Обратите внимание! Если один и тот же элемент образует несколько оксидов с разными степенями окисления, то чем выше степень окисления элемента в оксиде, тем выше его кислотные свойства.

Например: FeO+2 и F2O3+3 - первый оксид основной, а второй амфотерный.

Cr+2 Cr2O3+3 CrO3+6 - первый оксид основной, второй – амфотерный, последний – кислотный.







Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации