Реакции несолеобразующих оксидов егэ

  • Курс

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии

[[pictureof]]

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕСОЛЕОБРАЗУЮЩИХ  ОКСИДОВ

Несолеобразующие оксиды не реагируют с растворами щелочей и с кислотами.

1. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА:

Несолеобразующие оксиды могут реагировать с водородом. 

Например, смеси оксидов азота (I) и (II) с водородом взрывают.

N2O + H2 = N2 + H2O 2NO + 2H2 = N2 + 2H2O

Смесь угарного газа с водородом называется синтез-газом, ее применяют для получения ряда органических соединений, например, метанола.

2. ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА:

Реагируют с кислородом, например, угарный газ CO горит при поджигании голубым пламенем.

2CO + O2 = 2CO2

Бесцветный оксид азота (II) окисляется на воздухе при обычных условиях до оксида азота (IV) — газообразного вещества, имеющего бурую окраску.

2NO + O2 = 2NO2 

При взаимодействии угарного газа с хлором при нагревании над активированным углем образуется фосген, который применяют для производства пластмасс. 

2CO + Cl2 = 2COCl2

Оксид азота (I) — термодинамически нестабильное соединение и при нагревании разлагается.

2N2O = 2N2 + O2

                       ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

1. ОСНОВНЫЙ ОКСИД + КИСЛОТА + СОЛЬ + ВОДА

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

Li2O + 2HCl= 2LiCl+ H2O, 

NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O

2. ОСНОВНЫЙ ОКСИД (IА группа, CaO, SrO, BaO) + ВОДА = ЩЕЛОЧЬ  

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 = СОЛЬ 

Соль должна быть устойчива.

BaO + CO2 = BaCO3,

FeO + SO3 = FeSO4,

CuO + N2O5 = Cu(NO3) 2

СаО + SO2 = CaSO3

4. РЕАКЦИИ ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ С ВОССТАНОВИТЕЛЯМИ                                  

 (СО, С, водород, алюминий, магний). 

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

FeO + H2 = Fe + H2O (при нагревании) 

Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O, 

Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.

5. ОКИСЛЕНИЕ ДО БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ 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 (+5, +6, +7), например, CrO3, Mn2O7. 

По агрегатному состоянию:

газы: СО2, N2O3, SO2, SeO2),          

жидкости : Mn2O7                                                                                                         

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

1. КИСЛОТНЫЙ ОКСИД + ВОДА = КИСЛОТА

Не реагирует с водой только  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

N2O5 + ZnO = Zn(NO3)2

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

P4O10 + 6FeO = 2Fe3(PO4)2 (при нагревании)

3.КИСЛОТНЫЙ ОКСИД + ОСНОВАНИЕ = СОЛЬ + ВОДА 

Реакция возможна только со щелочами, но оксиды сильных кислот 

SO3, CrO3, N2O5, Cl2O7 реагируют и с нерастворимыми  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)

5.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, Cr2O3, PbO 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 ОБРАЗУЕТ СРЕДНИЕ СОЛИ.

ZnO2(2-) — цинкат

BeO2(2-) — бериллат

AlO2(-)  — алюминат

CrO2(-) —  хромат

ZnO + Na₂O  = Na₂ZnO2. 

2.АМФОТЕРНЫЙ ОКСИД + РАСПЛАВ ЩЕЛОЧИ + СОЛЬ

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

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

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

3.АМФОТЕРНЫЙ ОКСИД + РАСТВОР ЩЕЛОЧИ = РАСТВОР ГИДРОКСОКОМПЛЕКСА 

[Zn(OH)4 ](2-) —  тетрагидроксоцинкат

[Be(OH)4](2-) —  тетрагидроксобериллат

[Al(OH)4](-)  — тетрагидроксоалюминат

[Cr(OH)4](-) — тетрагидроксохромат

Al2O3 + 2KOH +3H2O = 2K[Al(OH)4] 

ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]

Железо не образует устойчивых гидроксокомплексов, амфотерно только в расплаве, образуя NaFeO2

4.АМФОТЕРНЫЙ ОКСИД + КАРБОНАТЫ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ = СОЛЬ + ГАЗ 

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

Al2O3 + Na2CO3 = NaAlO2 (или Na3AlO3) + 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 

                               

 ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

1 . МЕТАЛЛЫ И НЕМЕТАЛЛЫ  С  КИСЛОРОДОМ →

Реагируют все металлы, кроме золота, платины. Натрий, калий, рубидий, цезий сразу образуют пероксиды и надпероксиды. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. 

4Cr + 3О2 = 2Cr2О3 

C+ O₂ (нед) = CO 

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ  МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ:

 Неактивные  металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды (железо – железную окалину)                                           

 Zn + Н2O =  ZnO + H2 ↑                      3Fe   +  4HOH  =   Fe3O4  +  4H2↑

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ (оксидами неметаллов и менее активных металлов)

Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают  при высокой температуре  неметаллы или  менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)

2Al + Cr2O3   =  2Cr + Al2O3

ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)

Металлы  железо и хром реагируют со  оксидами, уменьшая степень окисления

Cr + Cr2⁺³O3  = 3Cr⁺²O

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ПЕРОКСИДАМИ 

Щелочные металлы при взаимодействии с пероксидами переводят их в оксиды

2Na + Na2O2  = 2Na2O 

3K+  KO2 = 2K2O

5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ  УГЛЕРОДА С ОКСИДАМИ 

2ZnO + C   = 2Zn + CO 

4С + Fe₃O₄  = 3Fe + 4CO

6.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КИСЛОРОДА С НИЗШИМИ С ОКСИДАМИ 

окисляет  низшие оксиды до высших:

2Fe⁺²O + O2 = Fe2⁺³O3; 

2C⁺²O + O2 = 2C⁺⁴O2 

7.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ  КИСЛОРОДА С КИСЛОТАМИ 

Безводные бескислородные кислоты (бинарные соединения) сгорают в атмосфере кислорода

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

8.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ  КИСЛОРОДА С СОЛЯМИ И БИНАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ 

Горение

4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 

Каталитическое окисление

NH3 + O2  =  NO + H2O

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

СаО + 3С = СаС2  + СО↑

III ГРУППА  А      ОКСИД АЛЮМИНИЯ А12О3 —-АМФОТЕРНЫЙ  с преобладание основных свойств

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

Реагирует с  солями

А12O3 + Na2CO₃ (тв) = 2NaA1O2 + СO2↑

I ГРУППА  Б               ОКСИДЫ  МЕДИ. 

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

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

Cu2O + H2SO4 = Cu + CuSO4 + H2O

Взаимодействует с водным растворoм аммиака.

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  (II)
Твердое вещество белого  цвета, нерастворимые в воде, имеют амфотерный  характер.

Взаимодействует с растворами щелочей

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

VI ГРУППА  Б     ОКСИДЫ  ХРОМА. 

ОКСИД ХРОМА (II)  имеют основный характер. Красные кристаллы или черный пирофорный порошок.

ОКСИД ХРОМА (III) Cr₂O₃  АМФОТЕРНЫЙ

зелёный, нерастворимый в воде порошок. 

Получают  при прокаливании гидроксида хрома (III), дихроматов калия и аммония или  окислении оксида (II):

2Cr(OH)₃= Cr₂O₃ + 3H₂O

4K₂Cr₂O₇ =  2Cr₂O₃ + 4K₂CrO₄(хромат калия) + 3O₂↑  

(NH ₄)₂Cr₂O₇ =  Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O

1. При сплавлении Cr₂O₃ с оксидами, щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3):

Cr2O3 + FeO = Fe(CrO2)2 

Cr₂O₃ + 2NaOH = 2NaCrO₂ (хромит натрия) + H₂O

Cr₂O₃ + Na₂CO₃ =  2NaCrO₂ + CO₂↑  

Cr₂O₃ + 6KHSO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄ + 3H₂O

2. При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя проявляют свойства восстановителя, получают соединения хрома в 

степени окисления (+6):

2Cr₂O₃ + 4KOH + KClO₃ = 2K₂Cr₂O₇(дихромат калия) + KCl + 2H₂O

Сг2O3 + KClO₃  + 2К2СO3 = 2К₂CrO4 + КС1 + 2CO2↑

Cr2O3 + 3NaNO3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + 3NaNO2 + 2CO2↑

Cr2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2Na2CrO4 + 3KNO2 + 2H₂O

5Cr2O3 + 6NaBrO3 + 3H2SO4 + 2H2O = 5H2Cr2O7 + 3Br2 + 3Na2SO4 

ОКСИД ХРОМА (VI) CrO₃ — кислотный оксид,
кристаллическое вещество тёмно-красного цвета, сильный окислитель. 

Взаимодействует с водой → хромовая  или двухромовая кислота

CrО3 + Н2О = Н2СrО4 

2. основными оксидами и основаниями 

CrО3 + CaO = СаСrО4

CrО3  + 2NaOH = Na2СrО4 + H2О

3. Сильный окислитель: окисляет неорганические и органические вещества

4CrО3 + 3S = 3SО2↑ + 2Cr2О3

4CrО3 + C2H5OH + 6H2SО4 = 2Cr2(SО4)3 + 2CО2↑ + 9H2О

4. Разлагается при нагревании

4CrО3 = 2Cr2О3 + 3О2↑ 

Получают из хромата (или дихромата) калия и H₂SO₄(конц.).

K₂CrO₄ + H₂SO₄ →CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →2CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

VII ГРУППА  Б ОКСИДЫ МАРГАНЦА 

ОКСИД МАРГАНЦА(II) MnO   ОСНОВНЫЙ

Твердое вещество зеленого цвета, не растворимое в воде

ОКСИД МАРГАНЦА (III) Mn2O3   ОСНОВНЫЙ

Твердое вещество бурого цвета цвета, не растворимое в воде

Обладает окислительными свойствами

Mn2O3 + H2 = 2MnO + H2O

Обладает восстановительными свойствами, реагируя с разбавленной серной кислотой:

2Mn2O3 + 4H2SO4 = 2MnO2 + Mn2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

ОКСИД МАРГАНЦА (VI) MnO3

В свободном состоянии не выделен

ОКСИД МАРГАНЦА (VII) Mn₂O₇      КИСЛОТНЫЙ

тёмно-зелёная жидкость, растворяется в воде, неустойчив.

Получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический KMnO₄ (марганцевая кислота HMnO₄  нестабильна):

2KMnO₄ + H₂SO₄ →  Mn₂O₇ + + K₂SO₄ + H₂O

1. При растворении в щелочах образует перманганаты:

Mn₂O₇ + 2KOH   → 2KMnO₄ + H₂O

2.  При ударе и слабом нагревании разлагается со взрывом до MnO2:

2Mn₂O₇   → 2MnO2 + 3HO₂↑

 VIII ГРУППА Б                       ОКСИДЫ ЖЕЛЕЗА 

ОКСИД  ЖЕЛЕЗА (II)  FeO       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.

ОКСИД ЖЕЛЕЗА (III)   Fe₂O₃         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. 

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. 

1) реагирует с водородом, в зависимости от условий образуются 

разные продукты: 

СО + Н2 = СН4↑ (метан) + Н2О                       СО + Н2  =  СН3ОН (метанол)

2) под давлением реагирует со щелочью, образуя формиат – соль муравьиной кислоты: 

CO + NaOH  = HCOONa (формиат натрия) 

CO2 -КИСЛОТНЫЙ О=С=О 

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.

С аммиаком образует мочевину :

CO2 + 2NH3 → NH2-CO-NH2 + H2O

ОКСИД КРЕМНИЯ (IV) SIO2 – КИСЛОТНЫЙ оксид. 

В природе – речной песок, кварц, кремнезем, 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 образуется 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. 

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

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

1. 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       2NO + Cl2 = 2NOCl (хлористый нитрозил)

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

2NO + 2H2 =N2 + 2H2O 

2NO + 2SO2 =2SO3 + N2

N2O3 ОКСИД АЗОТА (III), АЗОТИСТЫЙ АНГИДРИД

 темно-синяя жидкость (при низких температурах). КИСЛОТНЫЙ 

Получение:NO2 + NO ⇄ N2O3 (при охлаждении)

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

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

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

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3 

2) со щелочами:

 2NO2 +2NaOH =NaNO2+NaNO3 +H2O

3. Окислитель: 

NO2 + SO2 = SO3 + NO 

2NO2 + 2С = 2СO2 + N2 

5NO2 + 2Р = Р2O5 + 5NO

3. Димеризация:

2NO2(бурый газ)⇄ N2O4(бесцветная жидкость) – димер. 

N2O5       ОКСИД АЗОТА (V) АЗОТНЫЙ АНГИДРИД 

кристаллическое  вещество, легко плавится (40°С) КИСЛОТНЫЙ

1. Сильный окислитель: 

2N2O5 + S = SO2 +4NO2 

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

2N2O5 = 4NO2 + O2

ОКСИДЫ ФОСФОРА

P2O3 — ФОСФОРИСТЫЙ АНГИДРИД (оксид фосфора (III).  КИСЛОТНЫЙ

Белые кристаллы, в парах состоит из молекул димера P4O6. 

1. Взаимодействие с водой:

 P2O3 + 3H2O = 2H3PO3

2. Взаимодействие с основаниями

P2O3+ 4NaOH = 2Na2HPO3+ H2O 

2. Сильный восстановитель: 

O2 + P2O3 = P2O5

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

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 + 2H2O =H4P2O7 (пирофосфорная кислота) 

P2O5 +3H2O = 2H3PO4 (ортофосфорная кислота) 

2) Сильное водоотнимающее средство, можно использовать для получения ангидридов сильных кислот: 

P2O5+ 2HNO3 = 2HPO3 + N2O5

 P2O5+ 2HClO4 = 2HPO3+ Cl2O7  

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 

1) Реакции окисления       S⁺⁴ – 2ē = S⁺⁶

SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr 

5SO2 +2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 

2) Реакции восстановления       S ⁺⁴ + 4ē  = S⁰

SO2 + С  = S + СO2 

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O

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.

SO3 + H2SO4 = H2S2O7

VII ГРУППА  А      ОКСИДЫ  ГАЛОГЕНОВ 

Большинство оксидов галогенов неустойчивы и получаются косвенным путем, так как галогены с кислородом не взаимодействуют. 

ОКСИД ХЛОРА(I) Cl2O —  ядовитый газообразный  газ желтого цвета, с резким запахом, хорошо растворим в воде.

Соединение крайне неустойчиво, при повышенной температуре разлагается со взрывом.

Cl2O хорошо растворим в воде,  его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты:

H2O + Cl2O = 2HClO (хлорноватистая кислота).

ОКСИД БРОМА (I) Br2O напоминает по свойствам и методу синтеза Cl2O.

ДИОКСИД ХЛОРА ClO2 . КИСЛОТНЫЙ

Газ красно-желтого цвета. Используется  как отбеливающее вещество. 

Взрывается газ от внезапного механического воздействия, введения в систему восстановителя (резиновая пробка).

В щелочной среде ClO2 диспропорционирует

2ClO2 + 2NaOH = NaClO2 + NaClO3 + H2O

ДИОКСИД  БРОМА BrO2.      КИСЛОТНЫЙ

BrO2- неустойчивый оксид, при повышении температуры разлагается.

BrO2 →2Br2O + 2Br2↑ + 7O2↑

ОКСИД ХЛОРА (VI) Cl2O6   КИСЛОТНЫЙ

красная маслообразная жидкость, взрывоопасная, легко разлагается на ClO2 и O2. 

Является смешанным ангидридом кислот HClO3 и HClO4.

Cl2O6 + H2O = HClO3 + HClO4.

ОКСИД ИОДА (V) I2O5   КИСЛОТНЫЙ

 белое твердое вещество, единственный термодинамически устойчивый из оксидов галогенов. 

I2O5 используется как окислитель в количественном анализе для определения СО:

5СО + I2O5  →  I2 + 5CO2.

ОКСИД ХЛОРА (VII) Cl2O7  КИСЛОТНЫЙ

 маслянистая бесцветная жидкость, легко взрывается. 

Cl2O7 — ангидрид хлорной кислоты HClO4. 

Получают дегидратацией концентрированной хлорной кислоты с помощью P2O5 с последующей осторожной перегонкой в вакууме:

6HClO4 + P2O5  → 3Cl2O7 + 2H3PO4.





8(Б), 31(П), 37(В) Перекиси и другие бинарные соединения (теоретический курс)





8(Б) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 Свойства основных оксидов





8(Б) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 Свойства амфотерных оксидов





8(Б) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 Свойства кислотных 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 → Na2CO3 + 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: H2BeO2)
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 → K2SiO3 + 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:
MgCO3 + CO2 (р-р), т.е. используется раствор с углекислым газом и, следовательно, в реакцию необходимо добавить воду.

Это один из способов получения кислых солей.

Восстановление слабых металлов и металлов средней активности из их оксидов возможно с помощью водорода, углерода, угарного газа или более активного металла (все реакции проводятся при нагревании):

1. Реакции с CO, C и H2:

CuO + C →  Cu + CO­  
CuO + CO →  Cu + CO2
CuO + H2 →  Cu + H2O­                     

ZnO + C →  Zn + CO­
ZnO + CO →  Zn + CO2
ZnO + H2 →  Zn + H2O­

PbO + C →  Pb + CO
PbO + CО →  Pb + CO2­
PbO + H2 →  Pb + H2O

FeO + C →  Fe + CO
FeO + CО →  Fe + CO2­
FeO + H2 →  Fe + H2O

Fe2O3 + 3C →  2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CО →  2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 →  2Fe + 3H2O­

WO3 + 3H2 → W + 3H2O

2. Восстановление активных металлов (до Al включительно) приводит к образованию карбидов, а не свободного металла:

CaO + 3C → CaC2 + 3CO
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO

3. Восстановление более активным металлом:

3FeO + 2Al →  3Fe + Al2O3
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3.

4. Некоторые оксиды неметаллов также возможно восстановить до свободного неметалла:

2P2O5 + 5C → 4P + 5CO2
SO2 + C → S + CO2
2NO + C → N2 + CO2
2N2O + C → 2N2 + CO2
SiO2 + 2C → Si + 2CO

Только оксиды азота и углерода реагируют с водородом:

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
N2O + H2 → N2 + H2O

SiO2 + H2 → реакция не идет.

В случае углерода восстановления до простого вещества не происходит:
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)

Особенности свойств оксидов CO2 и SO2

1. Не реагируют с амфотерными гидроксидами:

CO2 + Al(OH)3 → реакция не идет

2. Реагируют с углеродом:

CO2 + C → 2CO­
SO2 + C → S + CO2­

3. С сильными восстановителями SO2 проявляет свойства окислителя:

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
SO2 + 4HI → S + 2I2 + 2H2O
SO2 + 2C → S + CO2
SO2 + 2CO → S + 2CO2 (Al2O3, 500°C)

4. Сильные окислители окисляют SO2:

SO2 + Cl2 <=> SO2Cl2
SO2 + Br2 <=> SO2Br2
SO2 + NO2 →  SO3 + NO
SO2 + H2O2 →  H2SO4

5SO2 + 2KMnO4 +2H2O →  2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
SO2 + 2KMnO4 + 4KOH →  2K2MnO4 +K2SO4 + 2H2O

SO2 + HNO3 + H2O → H2SO4 + NO

6. Оксид углерода (IV) CO2 проявляет менее выраженные окислительные свойства, реагируя только с активными металлами, например:

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (t)

Особенности свойств оксидов азота (N2O5, NO2, NO, N2O)

1. Необходимо помнить, что все оксиды азота являются сильными окислителями. Совсем необязательно помнить какие продукты образуются в подобных реакциях, так как подобные вопросы возникают только в тестах. Нужно лишь знать основные восстановители, такие как C, CO, H2, HI и йодиды, H2S и сульфиды, металлы (и т.д.) и знать, что оксиды азота их с большой вероятностью окислят.

2NO2 + 4CO  → N2 + 4CO2
2NO2 + 2S → N2 + 2SO2
2NO2 + 4Cu → N2 + 4CuO

N2O5 + 5Cu → N2 + 5CuO
2N2O5 + 2KI → I2 + 2NO2 + 2KNO3
N2O5 + H2S → 2NO2 + S + H2O

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
2NO + C → N2 + CO2
2NO + Cu → N2 + 2Cu2O
2NO + Zn → N2 + ZnO
2NO + 2H2S → N2 + 2S + 2H2O

N2O + H2 → N2 + H2O
2N2O + C → 2N2 + CO2
N2O + Mg → N2 + MgO

2. Могут окисляться сильными окислителями (кроме N2O5, так как степень окисления уже максимальная):
2NO + 3KClO + 2KOH →  2KNO3 + 3KCl + H2O
8NO + 3HClO4 + 4H2O →  8HNO3 + 3HCl
14NO + 6HBrO4 + 4H2O →  14HNO3 + 3Br2
NO + KMnO4 + H2SO4 →  HNO3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
5N2O + 2KMnO4 + 3H2SO4 →  10NO + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

3. Несолеобразующие оксиды N2O и NO не реагируют ни с водой, ни с щелочами, ни с обычными кислотами (кислотами-неокислителями).

Химические свойства CO как сильного восстановителя

1. Реагирует с некоторыми неметаллами:

2CO + O2 → 2CO2
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)
CO + Cl2 <=> COCl2 (фосген)

2. Реагирует с некоторыми сложными соединениями:

CO + KOH → HCOOK
CO + Na2O2 → Na2CO3
CO + Mg → MgO + C (t)

3. Восстанавливает некоторые металлы (средней и малой активности) и неметаллы из их оксидов:

CO + CuO → Cu + CO2
3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2
3CO + Cr2O3 → 2Cr + 3CO2

2CO + SO2 → S + 2CO2­ (Al2O3, 500°C)
5CO + I2O5 → I2 + 5CO2­
4CO + 2NO2 → N2 + 4CO2

3. С обычными кислотами и водой CO (также как и другие несолеобразующие оксиды) не реагирует.

Химические свойства SiO2

1. Взаимодействует с активными металлами:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si
SiO2 + 2Ca → 2CaO + Si
SiO2 + 2Ba → 2BaO + Si

2. Взаимодействует с углеродом:

SiO2 + 2C → Si + 2CO
(Согласно пособию «Курс самоподготовки» Каверина, SiO2 + CO → реакция не идет)

3  С водородом SiO2 не взаимодействует.

4. Реакции с растворами или расплавами щелочей, с оксидами и карбонатами активных металлов:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 +H2O
SiO2 + CaO → CaSiO3
SiO2 + BaO → BaSiO3
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2

SiO2 + Cu(OH)2 → реакция не идет (из оснований оксид кремния реагирует только с щелочами).

5. Из кислот SiO2 взаимодействует только с плавиковой кислотой:

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O.

Свойства оксида P2O5 как сильного водоотнимающего средства

HCOOH + P2O5 → CO + H3PO4
2HNO3 + P2O5 → N2O5 + 2HPO3
2HClO4 + P2O5 → Cl2O7 + 2HPO3.

Термическое разложение некоторых оксидов

В вариантах экзамена такое свойство оксидов не встречается, но рассмотрим его для полноты картины:
Основные:
4CuO → 2Cu2O + O2 (t)
2HgO → 2Hg + O2 (t)

Кислотные:
2SO3 → 2SO2 + O2 (t)
2N2O → 2N2 + O2 (t)
2N2O5 → 4NO2 + O2 (t)

Амфотерные:
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2 (t)
6Fe2O3 → 4Fe3O4 + O2 (t).

Особенности оксидов NO2, ClO2 и Fe3O4

1. Диспропорционирование: оксидам NO2 и ClO2 соответствуют две кислоты, поэтому при взаимодействии с щелочами или карбонатами щелочных металлов образуются две соли: нитрат и нитрит соответствующего металла в случае NO2 и хлорат и хлорит в случае ClO2:

2N+4O2 + 2NaOH → NaN+3O2 + NaN+5O3 + H2O

4NO2 + 2Ba(OH)2 → Ba(NO2)2 + Ba(NO3)2 + 2H2O

2NO2 + Na2CO3 →  NaNO3 + NaNO2 + CO2

В аналогичных реакциях с кислородом образуются только соединения с N+5, так как он окисляет нитрит до нитрата:

4NO2 + O2 + 4NaOH → 4NaNO3 + 2H2O

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3              (растворение в избытке кислорода)

2Cl+4O2 + H2O → HCl+3O2 + HCl+5O3
2ClO2 + 2NaOH → NaClO2 + NaClO3 + H2O 

2. Оксид железа (II,III) Fe3O4 (FeO·Fe2O3) содержит железо в двух степенях окисления: +2 и +3, поэтому в реакциях с кислотами образуются две соли:

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 4H2O.

Химические свойства оксидов

17-Мар-2015 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Вопрос А10 ГИА (ОГЭ) по химии —

Хи­ми­че­ские свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

химические свойства оксидов

Классификация оксидов:

Оксиды, образованные металлами

Оксиды, образованные неметаллами

Основные

Амфотерные

Кислотные

Несолеобразующие

Оксиды металлов щелочных и щелочно-земельных металлов

—  Na2O, CaO;
оксиды d-элементов в низших с.о. — CrO, FeO

Оксиды:  Al2O3, ZnO,

d-элементы в средней с.о. — Cr2O3, Fe2O3, MnO2

1) оксиды неметаллов в высших и средних степенях окисления

CO2, N2O3, N2O5, SO3, SO2

2) оксиды d-элементов в высшей с.о.:

CrO3, Mn2O7

оксиды неметаллов в промежуточных степенях окисления:

CO, N2O, NO,

Химические свойства основных оксидов:

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.

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с водой с образованием щелочей:

K2O + H2O = 2KOH

1.  Окисление кислородом:

если металл — d-элемент и «ему есть до чего окисляться»:  2FeO + O2 = Fe2O3

2. Взаимодействие с неметаллами:

2Na2O + S =  4Na + SO2

Fe2O3 + C = 2FeO + CO

3. Восстановление — реакции с водородом: 

CuO + H2 = Cu + H2O

4. Образование солей с кислотными оксидами:

CaO + CO2 = CaCO3 (соль)

5. Взаимодействие с кислотами:

BaO + 2HNO3 = Ba(NO3)2 (соль)  + H2O

Химические свойства амофтерных оксидов:

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).

1. Взаимодействие в растворе(!) с щелочами:

Al2O3 + 2H2O + 2NaOH = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

2. Образование солей с кислотами:

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O

химические свойства оксидов

Ответ: 3)

Химические свойства кислотных оксидов:

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.

Реакция с водой: образование кислот:

N2O3 + H2O = 2HNO2

1. + O2

если элемент, образующий оксид в средней с.о.:

2SO2 + O2 = 2SO3

 2. + H2

восстановление до несолеобразующего оксида или простого вещества:

CO2 + H2 = CO + H2O

SO2 + H2 = S + H2O

3. + вещества. образованные металлами:

SO2 + 2Ca = 2CaO + S

SO2 + CaO = CaSO3 (соль)

SO2 + 2LiOH = Li2SO3 + H2O

Химические свойства несолеобразующих оксидов

здесь все просто — они только

окисляются до кислотных и восстанавливаются до простых веществ:

N2O + O2 = N2O3

CO + H2 = C + H2O

химические свойства оксидов

Ответ: 3)

Обсуждение: «Химические свойства оксидов»

(Правила комментирования)

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 → Na2O2

Калий, цезий, рубидий образуют преимущественно надпероксиды 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 + 5O2(изб.) → 2P2O5

4P + 3O2(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 + O= 2SO3

Азот окисляется кислородом только при очень высокой температуре (около 2000оС), 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 + 3O2(изб.) → 2H2O + 2SO2

2H2S + O2(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 + H2O

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 → CO2 + 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.

2.4. Характерные химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных.

Прежде чем начать говорить про химические свойства оксидов, нужно вспомнить о том, что все оксиды делятся на 4 типа, а именно основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Для того чтобы определить тип какого-либо оксида, прежде всего нужно понять — оксид металла или неметалла перед вами, а затем воспользоваться алгоритмом (его надо выучить!), представленным в следующей таблице:

Оксид неметалла Оксид металла
1) Степень окисления неметалла +1 или +2 Вывод: оксид несолеобразующий Исключение: Cl2O не относится к несолеобразующим оксидам 1) Степень окисления металла +1 или +2 Вывод: оксид металла — основный Исключение: BeO, ZnO и PbO не относятся к основным оксидам
2) Степень окисления больше либо равна +3 Вывод: оксид кислотный Исключение: Cl2O относится к кислотным оксидам, несмотря на степень окисления хлора +1 2) Степень окисления металла +3 или +4 Вывод: оксид амфотерный Исключение: BeO, ZnO и PbO амфотерны, несмотря на степень окисления +2 у металлов 3) Степень окисления металла +5, +6, +7 Вывод: оксид кислотный

Помимо типов оксидов, указанных выше, введем также еще два подтипа основных оксидов, исходя из их химической активности, а именно активные основные оксиды и малоактивные основные оксиды.

  • К активным основным оксидам отнесем оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (все элементы IA и IIA групп, кроме водорода H, бериллия Be и магния Mg). Например, Na2O, CaO, Rb2O, SrO и т.д.
  • К малоактивным основным оксидам отнесем все основные оксиды, которые не попали в список активных основных  оксидов. Например, FeO, CuO, CrO и т.д.

Логично предположить, что активные основные оксиды часто вступают в те реакции, в которые не вступают малоактивные.

Следует отметить, что несмотря на то что фактически вода является оксидом неметалла (H2O), обычно ее свойства рассматривают в отрыве от свойств иных оксидов. Обусловлено это ее специфически огромным распространением в окружающем нас мире, в связи с чем в большинстве случаев вода является не реагентом, а средой, в которой может осуществляться бесчисленное множество химических реакций. Однако нередко она принимает и непосредственное участие в различных превращениях, в частности, некоторые группы оксидов с ней реагируют.

Какие оксиды реагируют с водой?

Из всех оксидов с водой реагируют только:

1) все активные основные оксиды (оксиды ЩМ и ЩЗМ);

2) все кислотные оксиды, кроме диоксида кремния (SiO2);

т.е. из вышесказанного следует, что с водой точно не реагируют:

1) все малоактивные основные оксиды;

2) все амфотерные оксиды;

3) несолеобразующие оксиды (NO, N2O, CO, SiO).

Примечание:

Оксид магния медленно реагирует с водой при кипячении. Без сильного нагревания реакция MgO с H2O не протекает.

Способность определить то, какие оксиды могут реагировать с водой даже без умения писать соответствующие уравнения реакций, уже позволяет получить баллы за некоторые вопросы тестовой части ЕГЭ.

Теперь давайте разберемся, как же все-таки те или иные оксиды реагируют с водой, т.е. научимся писать соответствующие уравнения реакций.

Активные основные оксиды, реагируя с водой, образуют соответствующие им гидроксиды. Напомним, что соответствующим оксиду металла является такой гидроксид, который содержит металл в той же степени окисления, что и оксид. Так, например, при реакции с водой активных основных оксидов K+12O и Ba+2O образуются соответствующие им гидроксиды K+1OH и Ba+2(OH)2:

K2O + H2O = 2KOH – гидроксид калия

BaO + H2O = Ba(OH)2 – гидроксид бария

Все гидроксиды, соответствующие активным основным оксидам (оксидам ЩМ и ЩЗМ), относятся к щелочам. Щелочами называют все хорошо растворимые в воде гидроксиды металлов, а также малорастворимый гидроксид кальция Ca(OH)2 (как исключение).

Взаимодействие кислотных оксидов с водой так же, как и реакция активных основных оксидов с водой, приводит к образованию соответствующих гидроксидов. Только в случае кислотных оксидов им соответствуют не основные, а кислотные гидроксиды, чаще называемые кислородсодержащими кислотами. Напомним, что соответствующей кислотному оксиду является такая кислородсодержащая кислота, которая содержит кислотообразующий элемент в той же степени окисления, что и в оксиде.

Таким образом, если мы, например, хотим  записать уравнение взаимодействия кислотного оксида SO3 с водой, прежде всего мы должны вспомнить основные, изучаемые в рамках школьной программы, серосодержащие кислоты. Таковыми являются сероводородная H2S, сернистая H2SO3 и серная H2SO4 кислоты. Cероводородная кислота H2S, как легко заметить, не является кислородсодержащей, поэтому ее образование при взаимодействии SO3 с водой можно сразу исключить. Из кислот H2SO3 и H2SO4 серу в степени окисления +6, как в оксиде SO3, содержит только серная кислота H2SO4. Поэтому именно она и будет образовываться в реакции SO3 с водой:

H2O + SO3 = H2SO4

Аналогично оксид N2O5, содержащий азот в степени окисления +5, реагируя с водой, образует азотную кислоту HNO3, но ни в коем случае не азотистую HNO2, поскольку  в азотной кислоте степень окисления азота, как и в N2O5, равна +5, а в азотистой — +3:

N+52O5 + H2O = 2HN+5O3

Исключение:

Оксид азота (IV) (NO2) является оксидом неметалла в степени окисления +4, т.е. в соответствии с алгоритмом, описанным в таблице в самом начале данной главы, его нужно отнести к кислотным оксидам. Однако не существует такой кислоты, которая содержала бы азот в степени окисления +4.

В случае оксида NO2 принято считать, что ему соответствуют сразу две кислоты, поскольку его взаимодействие с водой приводит к одновременному образованию двух кислот:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

Взаимодействие оксидов друг с другом

Прежде всего нужно четко усвоить тот факт, что среди солеобразующих оксидов (кислотных, основных, амфотерных) практически никогда не протекают реакции между оксидами одного класса, т.е. в подавляющем большинстве случаев невозможно взаимодействие:

1) основный оксид + основный оксид ≠

2) кислотный оксид + кислотный оксид  ≠

3) амфотерный оксид + амфотерный оксид  ≠

В то время, как практически всегда возможно взаимодействие между оксидами, относящимися к разным типам, т.е. практически всегда протекают реакции между:

1) основным оксидом и кислотным оксидом;

2) амфотерным оксидом и кислотным оксидом;

3) амфотерным оксидом и основным оксидом.

В результате всех таких взаимодействий всегда продуктом является средняя (нормальная) соль.

Рассмотрим все указанные пары взаимодействий более детально.

В результате взаимодействия:

MexOy + кислотный оксид, где MexOy – оксид металла (основный или амфотерный)

образуется соль, состоящая из катиона металла Me (из исходного MexOy) и кислотного остатка кислоты, соответствующей кислотному оксиду.

Для примера попробуем записать уравнения взаимодействия следующих пар реагентов:

Na2O + P2O5   и    Al2O3 + SO3

В первой паре реагентов мы видим основный оксид (Na2O) и кислотный оксид (P2O5). Во второй – амфотерный оксид (Al2O3) и кислотный оксид (SO3).

Как уже было сказано, в результате взаимодействия основного/амфотерного оксида с кислотным образуется соль, состоящая из катиона металла (из исходного основного/амфотерного оксида) и кислотного остатка кислоты, соответствующей исходному кислотному оксиду.

Таким образом, при взаимодействии Na2O и P2O5 должна образоваться соль, состоящая из катионов Na+ (из Na2O) и кислотного остатка PO43-, поскольку оксиду P+52O5 соответствует кислота H3P+5O4. Т.е. в результате такого взаимодействия образуется фосфат натрия:

3Na2O + P2O5 = 2Na3PO4 — фосфат натрия

В свою очередь, при взаимодействии Al2O3 и SO3 должна образоваться соль, состоящая из катионов Al3+ (из Al2O3) и кислотного остатка SO42-, поскольку оксиду S+6O3 соответствует кислота H2S+6O4. Таким образом, в результате данной реакции получается сульфат алюминия:

Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 — сульфат алюминия

Более специфическим является взаимодействие  между амфотерными и основными оксидами. Данные реакции осуществляют при высоких температурах, и их протекание возможно благодаря тому, что амфотерный оксид фактически берет на себя роль кислотного. В результате такого взаимодействия образуется соль специфического состава, состоящая из катиона металла, образующего исходный основный оксид и «кислотного остатка»/аниона, в состав которого входит металл из амфотерного оксида. Формулу такого «кислотного остатка»/аниона в общем виде можно записать как MeO2x, где Me – металл из амфотерного оксида, а х = 2 в случае амфотерных оксидов с общей формулой вида Me+2O (ZnO, BeO, PbO) и x = 1 – для амфотерных оксидов с общей формулой вида Me+32O3 (например, Al2O3, Cr2O3 и Fe2O3).

Попробуем записать в качестве примера уравнения взаимодействия

ZnO + Na2O и Al2O3 + BaO

В первом случае ZnO является амфотерным оксидом с общей формулой Me+2O, а Na2O – типичный основный оксид. Согласно сказанному выше, в результате их взаимодействия должна образоваться соль, состоящая из катиона металла, образующего основный оксид, т.е. в нашем случае Na+ (из Na2O) и «кислотного остатка»/аниона c формулой ZnO22-, поскольку амфотерный оксид имеет общую формулу вида Me+2O. Таким образом, формула получаемой соли при соблюдении условия электронейтральности одной ее структурной единицы («молекулы») будет иметь вид Na2ZnO2:

ZnO + Na2O =to=> Na2ZnO2

В случае взаимодействующей пары реагентов Al2O3 и BaO первое вещество является амфотерным оксидом с общей формулой вида Me+32O3, а второе — типичным основным оксидом. В этом случае образуется соль, содержащая катион металла из основного оксида, т.е. Ba2+ (из BaO) и «кислотного остатка»/аниона AlO2. Т.е. формула получаемой соли при соблюдении условия электронейтральности одной ее структурной единицы («молекулы») будет иметь вид Ba(AlO2)2, а само уравнение взаимодействия запишется как:

Al2O3 + BaO =to=> Ba(AlO2)2

Как мы уже писали выше, практически всегда протекает реакция:

MexOy + кислотный оксид,

где MexOy – либо основный, либо амфотерный оксид металла.

Однако следует запомнить два «привередливых» кислотных оксида – углекислый газ (CO2) и сернистый газ (SO2). «Привередливость» их заключается в том, что несмотря на явные кислотные свойства, активности CO2 и SO2 недостаточно для их взаимодействия с малоактивными основными и амфотерными оксидами. Из оксидов металлов они реагируют только с активными основными оксидами (оксидами ЩМ и ЩЗМ). Так, например, Na2O и BaO, являясь активными основными оксидами, могут с ними реагировать:

CO2 + Na2O = Na2CO3

SO2 + BaO = BaSO3

В то время, как оксиды CuO и Al2O3, не относящиеся к активным основным оксидам, в реакцию с CO2 и SO2 не вступают:

CO2 + CuO

CO2 + Al2O3 

SO2 + CuO

SO2 + Al2O3 

Взаимодействие оксидов с кислотами

С кислотами реагируют основные и амфотерные оксиды. При этом образуются соли и вода:

FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O

Несолеобразующие оксиды не реагируют с кислотами вообще, а кислотные оксиды не реагируют с кислотами в большинстве случаев.

Когда все-таки кислотный оксид реагирует с кислотой?

Решая часть ЕГЭ с вариантами ответа, вы должны условно считать, что кислотные оксиды не реагируют ни с кислотными оксидами, ни с кислотами, за исключением следующих случаев:

1) диоксид кремния, будучи кислотным оксидом, реагирует с плавиковой кислотой, растворяясь в ней. В частности, благодаря этой реакции в плавиковой кислоте можно растворить стекло. В случае избытка HF уравнение реакции имеет вид:

SiO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O,

а в случае недостатка HF:

SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

2) SO2, будучи кислотным оксидом, легко реагирует с сероводородной кислотой H2S по типу сопропорционирования:

S+4O2 + 2H2S-2 = 3S0 + 2H2O

3) Оксид фосфора (III) P2O3 может реагировать с кислотами-окислителями, к которым относятся концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации. При этом степень окисления фосфора повышается от значения +3 до +5:

P2O3 + 2H2SO4 + H2O =to=> 2SO2 + 2H3PO4
    (конц.)            
3P2O3 + 4HNO3 + 7H2O =to=> 4NO↑ + 6H3PO4
    (разб.)            
P2O3 + 4HNO3 + H2O =to=> 2H3PO4 + 4NO2
    (конц.)            

4) Оксид серы (IV) SO2 может быть окислен азотной кислотой, взятой в любой концентрации. При этом степень окисления серы повышается с +4 до +6.

2HNO3 + SO2 =to=> H2SO4 + 2NO2
(конц.)            
2HNO3 + 3SO2 + 2H2O =to=> 3H2SO4 + 2NO↑
(разб.)                

Взаимодействие оксидов с гидроксидами металлов

С гидроксидами металлов как основными, так и амфотерными реагируют кислотные оксиды. При этом образуется соль, состоящая из катиона металла (из исходного гидроксида металла) и кислотного остатка кислоты, соответствующей кислотному оксиду.

SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O

Кислотные оксиды, которым соответствуют многоосновные кислоты, с щелочами могут образовывать как нормальные, так и кислые соли:

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH = NaHCO3

P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O

P2O5 + 4KOH = 2K2HPO4 + H2O

P2O5 + 2KOH + H2O = 2KH2PO4

«Привередливые» оксиды CO2 и SO2, активности которых, как уже было сказано, не хватает для протекания их реакции с малоактивными основными и амфотерными оксидами, тем не менее, реагируют с большей частью соответствующих им гидроксидов металлов. Точнее, углекислый и сернистый газы взаимодействуют с нерастворимыми гидроксидами  в виде их суспензии в воде. При этом образуются только основные соли, называемые гидроксокарбонатами и гидроксосульфитами, а образование средних (нормальных) солей невозможно:

2Zn(OH)2 + CO2 = (ZnOH)2CO3 + H2O (в растворе)

2Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O (в растворе)

Однако с гидроксидами металлов в степени окисления +3, например, такими, как Al(OH)3, Cr(OH)3 и т.д., углекислый и сернистый газ не реагируют вовсе.

Следует отметить также особую инертность диоксида кремния (SiO2), в природе наиболее часто встречаемого в виде обычного песка. Данный оксид является кислотным, однако из гидроксидов металлов способен реагировать только с концентрированными (50-60%) растворами щелочей,  а также с чистыми (твердыми) щелочами при сплавлении. При этом образуются силикаты:

2NaOH + SiO2 =to=> Na2SiO3 + H2O

Амфотерные оксиды из гидроксидов металлов реагируют только со щелочами (гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов). При этом при проведении реакции в водных растворах образуются растворимые комплексные соли:

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

А при сплавлении этих же амфотерных оксидов со щелочами получаются соли, состоящие из катиона щелочного или щелочноземельного металла и аниона вида MeO2x, где x = 2 в случае амфотерного оксида типа Me+2O и x = 1 для амфотерного оксида вида Me2+2O3:

ZnO + 2NaOH =to=> Na2ZnO2 + H2O

BeO + 2NaOH =to=> Na2BeO2 + H2O

Al2O3 + 2NaOH =to=> 2NaAlO2 + H2O

Cr2O3 + 2NaOH =to=> 2NaCrO2 + H2O

Fe2O3 + 2NaOH =to=> 2NaFeO2 + H2O

Следует отметить, что соли, получаемые сплавлением амфотерных оксидов с твердыми щелочами, могут быть легко получены из растворов соответствующих комплексных солей их упариванием и последующим прокаливанием:

Na2[Zn(OH)4] =to=> Na2ZnO2 + 2H2O

Na[Al(OH)4] =to=> NaAlO2 + 2H2O

Взаимодействие оксидов со средними солями

Чаще всего средние соли с оксидами не реагируют.

Однако следует выучить следующие исключения из данного правила, часто встречающиеся на экзамене.

Одним из таких исключений является то, что амфотерные оксиды, а также диоксид кремния (SiO2) при их сплавлении с сульфитами и карбонатами вытесняют из последних сернистый (SO2) и углекислый (CO2) газы соответственно. Например:

Al2O3 + Na2CO3 =to=> 2NaAlO2 + CO2

SiO2 + K2SO3 =to=> K2SiO3 + SO2

Также к реакциям оксидов с солями можно условно отнести взаимодействие сернистого и углекислого газов с водными растворами или взвесями соответствующих солей — сульфитов и карбонатов, приводящее к образованию кислых солей:

Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Также сернистый газ при пропускании его через водные растворы или взвеси карбонатов вытесняет из них углекислый газ благодаря тому, что сернистая кислота является более сильной и устойчивой кислотой, чем угольная:

K2СO3 + SO2 = K2SO3 + CO2

ОВР с участием оксидов

Восстановление оксидов металлов и неметаллов

Аналогично тому, как металлы могут реагировать с растворами солей менее активных металлов, вытесняя последние в свободном виде, оксиды металлов при нагревании также способны реагировать с более активными металлами.

Напомним, что сравнить активность металлов можно либо используя ряд активности металлов, либо, если одного или сразу двух металлов нет в ряду активности, по их положению относительно друг друга в таблице Менделеева: чем ниже и левее металл, тем он более активен. Также полезно помнить, что любой металл из семейства ЩМ и ЩЗМ будет всегда активнее металла, не являющегося представителем ЩМ или ЩЗМ.

В частности, на взаимодействии металла с оксидом менее активного металла основан метод алюмотермии, используемый в промышленности для получения таких  трудновосстанавливаемых металлов, как хром и ванадий:

Cr2O3 + 2Al =to=> Al2O3 + 2Cr

При протекании процесса алюмотермии образуется колоссальное количество тепла, а температура реакционной смеси может достигать более 2000oC.

Также оксиды практически всех металлов, находящихся в ряду активности правее алюминия, могут быть восстановлены до свободных металлов водородом (H2), углеродом (C) и угарным газом (CO) при нагревании. Например:

Fe2O3 + 3CO =to=> 2Fe + 3CO2

CuO + C =to=> Cu + CO

FeO + H2 =to=> Fe + H2O

Следует отметить, что в случае, если металл может иметь несколько степеней окисления, при недостатке используемого восстановителя возможно также неполное восстановление оксидов.  Например:

Fe2O3 + CO =to=> 2FeO + CO2

4CuO + C  =to=> 2Cu2O + CO2

Оксиды активных металлов (щелочных, щелочноземельных, магния и алюминия) с водородом и угарным газом не реагируют.

Однако оксиды активных металлов реагируют с углеродом, но иначе, чем оксиды менее активных металлов.

В рамках программы ЕГЭ, чтобы не путаться, следует считать, что в результате реакции оксидов активных металлов (до Al включительно) с углеродом образование свободного ЩМ, ЩЗМ, Mg, а также Al невозможно. В таких случаях происходит образование карбида металла и угарного газа. Например:

2Al2O3 + 9C  =to=> Al4C3 + 6CO

CaO + 3C  =to=> CaC2 + CO

Оксиды неметаллов нередко могут быть восстановлены металлами до свободных неметаллов. Так, например, оксиды углерода и кремния при нагревании реагируют с щелочными,  щелочноземельными металлами и магнием:

CO2 + 2Mg =to=> 2MgO + C

SiO2 + 2Mg =to=> Si + 2MgO

При избытке магния последнее взаимодействие может приводить также к образованию силицида магния Mg2Si:

SiO2 + 4Mg =to=> Mg2Si + 2MgO

Оксиды азота могут быть относительно легко восстановлены даже менее активными металлами, например, цинком или медью:

Zn + 2NO =to=> ZnO + N2

2NO2 + 4Cu =to=> 4CuO + N2

Взаимодействие оксидов с кислородом

Для того чтобы в заданиях реального ЕГЭ суметь ответить на вопрос, реагирует ли какой-либо оксид с кислородом (O2), прежде всего нужно запомнить, что оксиды, способные реагировать с кислородом (из тех, что могут попасться вам на самом экзамене) могут образовать только химические элементы из списка:

углерод С, кремний Si, фосфор P, сера S, медь Cu, марганец Mn, железо Fe, хром Cr, азот N

Встречающиеся в реальном ЕГЭ оксиды любых других химических элементов с кислородом  реагировать не будут (!).

Для более наглядного удобного запоминания перечисленных выше списка элементов, на мой взгляд, удобна следующая иллюстрация:

Все химические элементы, способные образовывать оксиды, реагирующие с кислородом (из встречающегося на экзамене)

В первую очередь, среди перечисленных элементов следует рассмотреть азот N, т.к. отношение его оксидов к кислороду заметно отличается от оксидов остальных элементов приведенного выше списка.

Следует четко запомнить тот факт, что всего азот способен образовать пять оксидов, а именно:

Из всех оксидов азота с кислородом может реагировать только NO. Данная реакция протекает очень легко при смешении NO как с чистым кислородом, так и с воздухом. При этом наблюдается быстрое изменение окраски газа с бесцветной (NO) на бурую (NO2):

2NO + O2 = 2NO2
бесцветный       бурый

Для того чтобы дать ответ на вопрос — реагирует ли с кислородом какой-либо оксид любого другого из перечисленных выше химических элементов (т.е. С, Si, P, S, Cu, Mn, Fe, Cr) — прежде всего обязательно нужно запомнить их основные степени окисления (СО). Вот они:

элемент С Si P S Cu Cr Mn Fe
его основные положительные СО +2, +4 +2, +4 +3, +5 +4, +6 +1, +2 +2, +3, +6 +2, +4, +6, +7 +2, +3, +6

Далее нужно запомнить тот факт, что из возможных оксидов указанных выше химических элементов, с кислородом будут реагировать только те, которые содержат элемент в минимальной, среди указанных выше, степени окисления. При этом степень окисления элемента повышается до ближайшего положительного значения из возможных:

элемент

Отношение его оксидов  к кислороду

С

Минимальная среди основных положительных степеней окисления углерода равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из оксидов C+2O и C+4O2 реагирует только CO. При этом протекает реакция:

2C+2O + O2 =to=>  2C+4O2

CO2 + O2 — реакция невозможна в принципе, т.к. +4 – высшая степень окисления углерода.

Si

Минимальная среди основных положительных степеней окисления кремния равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из оксидов Si+2O и Si+4O2 реагирует только SiO. Из-за некоторых особенностей оксидов SiO и SiO2 возможно окисление лишь части атомов кремния в оксиде Si+2O. Т.е. в результате его взаимодействия с кислородом, образуется смешанный оксид, содержащий как кремний в степени окисления +2, так и кремний в степени окисления +4, а именно Si2O3 (Si+2O·Si+4O2):

4Si+2O + O2 =to=> 2Si+2,+42O3 (Si+2O·Si+4O2)

SiO2 + O2 — реакция невозможна в принципе, т.к. +4 – высшая степень окисления кремния.

P

Минимальная среди основных положительных степеней окисления фосфора равна +3, а ближайшая к нему положительная — +5. Таким образом, с кислородом из оксидов P+32O3 и P+52O5  реагирует только P2O3. При этом протекает реакция доокисления фосфора кислородом от степени окисления +3 до степени окисления +5:

P+32O3 + O2 =to=> P+52O5

P+52O5 + O2 — реакция невозможна в принципе, т.к. +5 – высшая степень окисления фосфора.

S

Минимальная среди основных положительных степеней окисления серы равна +4, а ближайшая к ней по значению положительная — +6. Таким образом, с кислородом из оксидов S+4O2, S+6O3 реагирует только SO2. При этом протекает реакция:

2S+4O2 + O2 =to=> 2S+6O3

2S+6O3 + O2 — реакция невозможна в принципе, т.к. +6 – высшая степень окисления серы.

Cu

Минимальная среди положительных степеней окисления меди равна +1, а ближайшая к ней по значению — положительная (и единственная) +2. Таким образом, с кислородом из оксидов Cu+12O, Cu+2O реагирует только Cu2O. При этом протекает реакция:

2Cu+12O + O2 =to=>  4Cu+2O

CuO + O2 — реакция невозможна в принципе, т.к. +2 – высшая степень окисления меди.

Cr

Минимальная среди основных положительных степеней окисления хрома равна +2, а ближайшая к ней по значению положительная равна +3. Таким образом, с кислородом из оксидов Cr+2O, Cr+32O3 и  Cr+6O3 реагирует только CrO, при этом окисляясь кислородом до соседней (из возможных) положительной степени окисления, т.е. +3:

4Cr+2O + O2 =to=>  2Cr+32O3

Cr+32O3 + O2 — реакция не протекает, несмотря на то что существует оксид хрома и в большей, чем +3, степени окисления (Cr+6O3). Невозможность протекания данной реакции связана с тем, что требуемый для ее гипотетического осуществления нагрев сильно превышает температуру разложения оксида CrO3.

Cr+6O3 + O2 ≠ — данная реакция не может протекать в принципе, т.к. +6 – высшая степень окисления хрома.

Mn

Минимальная среди основных положительных степеней окисления марганца равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из возможных оксидов Mn+2O, Mn+4O2, Mn+6O3 и Mn+72O7 реагирует только MnO, при этом окисляясь кислородом до соседней (из возможных) положительной степени окисления, т.е. +4:

2Mn+2O + O2 =to=> 2Mn+4O2

в то время, как:

Mn+4O2 + O2и Mn+6O3 + O2 — реакции не протекают, несмотря на то что существует оксид марганца Mn2O7, содержащий Mn в большей, чем +4 и +6, степени окисления. Связанно это с тем, что требуемый для дальнейшего гипотетического окисления оксидов Mn+4O2 и Mn+6O3 нагрев существенно превышает температуру разложения получаемых оксидов MnO3 и Mn2O7.

Mn+72O7 + O2 — данная реакция невозможна  в принципе, т.к. +7 – высшая степень окисления марганца.

Fe

Минимальная среди основных положительных степеней окисления железа равна +2, а ближайшая к ней среди возможных — +3. Несмотря на то что для железа существует степень окисления +6, кислотного оксида FeO3, впрочем, как и соответствующей ему «железной» кислоты не существует.

Таким образом, из оксидов железа с кислородом могут реагировать только те оксиды, которые содержат Fe в степени окисления +2. Это либо оксид Fe+2O, либо смешанный оксид железа Fe+2,+33O4 (железная окалина):

4Fe+2O + O2 =to=> 2Fe+32O3 или

6Fe+2O + O2 =to=> 2Fe+2,+33O4

смешанный оксид Fe+2,+33O4 может быть доокислен до Fe+32O3:

4Fe+2,+33O4 + O2 =to=> 6Fe+32O3

Fe+32O3 + O2≠ — протекание данной реакции невозможно в принципе, т.к. оксидов, содержащих железо в степени окисления выше, чем +3, не существует.

Основные оксиды

Химические свойства основных оксидов

Кислотные оксиды

Химические свойства кислотных оксидов

Амфотерные оксиды

Химические свойства амфотерных оксидов

Несолеобразующие оксиды

Несолеобразующие оксиды — оксиды неметаллов, которые не имеют соответствующих им гидроксидов и не вступают в реакции солеобразования. К таким оксидам относят:

  • CO
  • N2O
  • NO
  • SiO
  • S2O

Оксид углерода (II).

За счет углерода со степенью окисления +2 проявляет восстановительные свойства.

1. Угарный газ горит в атмосфере кислорода. Пламя окрашено в синий цвет:

2СO +  O2 → 2CO2

2. Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

CO   +   Cl2 → COCl2

3. Угарный газ взаимодействует с водородом при повышенном давлении. Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газ. В зависимости от условий из синтез-газа можно получить метанолметан, или другие углеводороды.

Например, под давлением больше 20 атмосфер, при температуре 350°C и под действием катализатора угарный газ реагирует с водородом с образованием метанола:

СО + 2Н2 → СН3ОН

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

Например, угарный газ реагирует с гидроксидом натрия с образованием формиата натрия:

CO + NaOH → HCOONa

5. Оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов.

Например, оксид углерода (II) реагирует с оксидом железа (III) с образованием железа и углекислого газа:

3CO   +   Fe2O  →  2Fe   +   3CO2

СО     +   CuO   →    Cu    +   CO2

СО     +   NiO   →   Ni    +   CO2

6. Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

Например, пероксидом натрия:

CO   +   Na2O2 → Na2CO3

Оксид азота (II)

Не взаимодействует с водой. Проявляет восстановительные свойства.

  1. Он легко окисляется кислородом:

2NO + O2 = 2NO2.

  1. Взаимодействует с перманганатом калия в кислой среде:

5NO + 3KMnO4 + 2H2SO4 = 2MnSO4 + 3KNO3 + Mn(NO3)2 + 2H2O.

  1. С хорошими восстановителями проявляет окислительные свойства, и восстанавливается до азота:

Реагирует с сернистым газом:

2NO + 2SO2 = 2SO3 + N2.

  1. При использовании родиевого катализатора окисляет угарный газ в углекислый:

2NO + 2CO = 2CO2 + N2,

такие катализаторы устанавливаются в выхлопных трубах автомобилей.

  1. Не реагирует с кислотами
  2. Взаимодействetn с расплавленной щелочью:

6NO + 4KOH = N2 + 4KNO2 + 2H2O.

ОБОБЩЕНИЕ

https://chemrise.ru/theory/inorganic6

Тесты

https://onlinetestpad.com/ho2o6skrnhorm

https://onlinetestpad.com/hnaug2i4kcg5g

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород, со степенью окисления –2. Лишь один химический элемент — фтор, соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF2.

Классификация оксидов, которую мы ещё раз с вами повторим:

  • основные: металл в степени окисления +1 и +2;
  • амфотерные: металл в степени окисления +3 и +4. Исключения: ZnO, BeO, SnO, PbO;
  • кислотные: все неметаллы и металлы в степенях окисления +5, +6 и +7;
  • несолеобразующие: NO, N2O, CO, SiO.

Физические свойства оксидов.

  • По агрегатному состоянию оксиды делятся на три группы: твердые (K2O, Al2O3, P2O5), жидкие (SO3, Mn2O7), и газообразные (CO2, NO2, SO2).
  • По растворимости в воде оксиды делятся на растворимые (SO2, CO2, K2O) и нерастворимые (CuO, FeO, SiO2, Al2O3). Все кислотные оксиды, кроме SiO2, растворимы в воде. Среди основных оксидо растворимыми являются только оксиды щелочных металлов и щелочноземельных металлов. Амфотерные оксиды не растворяются в воде.

Химические свойства основных оксидов

1. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с образованием щелочей:

Оксид + H2O = Щелочь;

K2O + H2O = 2KOH

CaO + H2O = Ca(OH)2

2. Общим свойством всех основных оксидов является их способность взаимодействовать с кислотами с образованием соли и воды:

Оксид + кислота = соль + H2O

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O

3. Основные оксиды взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей:

Основные оксид + кислотный оксид = Соль

3СaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

BaO + CO2 = BaCO3

Химические свойства кислотных оксидов

1. Большинство кислотных оксидов взаимодействуют с водой с образованием кислоты:

Кислотный оксид + H2O = кислота

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

N2O5 + H2O = 2HNO3

2. Общим свойством всех кислотных оксидов является их способность взаимодействовать с овнованиями с образованием соли и воды:

кислотный оксид + основание = соль + H2O

P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 6H2O

SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O

3. Кислотные оксиды взаимодействую с основными оксидами с образованием солей (при нагревании)

Ксилотный оксид + основные оксид = соль;

3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

CrO3 + CaO = CaCrO4

Химические свойства амфотерных оксидов

1. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием солей и воды — проявляют свойства основных оксидов.

Амфотерный оксид + кислота = соль + H2O

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

2. Амфотерные оксиды взаимодействуют со щелочами с образованием солей и воды — проявляют свойства ксилотных оксидов.

Амфотерный оксид + щелочь = соль + H2O

ZnO + KOH = K2ZnO2 + H2O

3. Амфотерные оксиды при нагревании взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей.

Амфотерный оксид + кислотный оксид = соль

ZnO + CO2 = ZnCO3

4. Амфотерные оксиды при нагревании взаимодействуют с основными оксидами с образованием солей.

Амфотерный оксид + основный оксид = соль

ZnO + Na2O = Na2ZnO2

Получение оксидов

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

Металл или неметалл + O2 = Оксид

2. Разложение некоторых оксокислот:

Оксокислота = кислотный оксид + H2O

3. Разложение нерастворимых основний:

Нерастворимое основание = основный оксид + H2O;

4. Разложение некоторых солей:

Соль = основный оксид + кислотный оксид

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Реакции которые нужно запомнить химия егэ неорганика
  • Реакции кислых солей егэ
  • Реакции ионного обмена с кислыми солями егэ
  • Реакции ионного обмена примеры егэ
  • Реакции ионного обмена егэ химия тест