Оксиды: химические свойства

Свойства оксидов определяются их типом: основные оксиды ведут себя как «предшественники» оснований, кислотные — кислот, амфотерные — и тех и других. Главное правило: реагируют вещества противоположного характера. Основный оксид реагирует с кислотами и кислотными оксидами, кислотный — с основаниями и основными оксидами.

Основные оксиды

С водой реагируют только оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, образуя щёлочи; \(\ce{MgO}\), \(\ce{CuO}\), \(\ce{FeO}\) с водой не реагируют:

\[ \ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}; \qquad \ce{Na2O + H2O -> 2NaOH} \]

Все основные оксиды реагируют с кислотами, образуя соль и воду, а с кислотными оксидами — соль:

\[ \ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}; \qquad \ce{Na2O + CO2 -> Na2CO3}; \qquad \ce{CaO + SiO2 ->[t^\circ] CaSiO3} \]

Оксиды малоактивных металлов восстанавливаются водородом, углём или угарным газом при нагревании: \(\ce{CuO + H2 ->[t^\circ] Cu + H2O}\), \(\ce{FeO + CO ->[t^\circ] Fe + CO2}\).

Кислотные оксиды

С водой большинство кислотных оксидов образует кислоты; исключение — \(\ce{SiO2}\), кремниевую кислоту получают косвенно:

\[ \ce{SO3 + H2O -> H2SO4}; \qquad \ce{P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4}; \qquad \ce{N2O5 + H2O -> 2HNO3} \]

Оксид азота(IV) с водой диспропорционирует, а в присутствии кислорода даёт только азотную кислоту: \(\ce{2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2}\); \(\ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}\).

Со щелочами кислотные оксиды дают соль и воду. Если оксид в избытке, а кислота многоосновная, образуется кислая соль:

\[ \ce{CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O}; \qquad \ce{CO2 + NaOH -> NaHCO3}; \qquad \ce{SO2 + Ca(OH)2 -> CaSO3 v + H2O} \]

Пропускание углекислого газа через известковую воду сначала даёт муть (\(\ce{CaCO3}\)), а при избытке газа осадок растворяется: \(\ce{CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO3)2}\). Диоксид кремния реагирует со щелочами при сплавлении или кипячении с концентрированным раствором, а при сплавлении вытесняет летучие оксиды из солей:

\[ \ce{SiO2 + 2NaOH ->[t^\circ] Na2SiO3 + H2O}; \qquad \ce{Na2CO3 + SiO2 ->[t^\circ] Na2SiO3 + CO2 ^} \]

Амфотерные оксиды

С водой не реагируют. С кислотами образуют соли, как основные оксиды; со щелочами — как кислотные: в растворе — гидроксокомплексы, при сплавлении — безводные соли (метааллюминаты, цинкаты):

\[ \ce{Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2O}; \qquad \ce{Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2Na[Al(OH)4]} \]

\[ \ce{Al2O3 + 2NaOH ->[t^\circ] 2NaAlO2 + H2O}; \qquad \ce{ZnO + 2NaOH ->[t^\circ] Na2ZnO2 + H2O}; \qquad \ce{Al2O3 + Na2CO3 ->[t^\circ] 2NaAlO2 + CO2 ^} \]

Оксиды \(\ce{Cr2O3}\) и \(\ce{Fe2O3}\) со щелочами реагируют только при сплавлении.

Несолеобразующие оксиды

С водой, кислотами и щелочами в обычных условиях не реагируют, но участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Угарный газ — восстановитель, \(\ce{NO}\) мгновенно окисляется на воздухе:

\[ \ce{CO + CuO ->[t^\circ] Cu + CO2}; \qquad \ce{2CO + O2 -> 2CO2}; \qquad \ce{2NO + O2 -> 2NO2} \]