Оксиды неметаллов — урок 1 темы «Оксиды неметаллов: свойства и получение», химия ОГЭ

Большинство оксидов неметаллов — кислотные оксиды (\(\ce{CO2}\), \(\ce{SO2}\), \(\ce{SO3}\), \(\ce{P2O5}\), \(\ce{N2O5}\), \(\ce{SiO2}\), \(\ce{N2O3}\), \(\ce{Cl2O7}\)); им соответствуют кислоты. Несолеобразующие: \(\ce{CO}\), \(\ce{NO}\), \(\ce{N2O}\), \(\ce{SiO}\). Оксид водорода — вода.

Свойство	Уравнения
С водой → кислота (кроме \(\ce{SiO2}\)!)	\(\ce{SO3 + H2O = H2SO4}\); \(\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}\); \(\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}\); \(\ce{P2O5 + 3H2O = 2H3PO4}\); \(\ce{N2O5 + H2O = 2HNO3}\); \(\ce{SiO2 + H2O}\) — не идёт
Со щелочами → соль + вода (при избытке \(\ce{CO2}\), \(\ce{SO2}\) — кислая соль)	\(\ce{CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O}\); \(\ce{CO2 + NaOH = NaHCO3}\); \(\ce{SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O}\); \(\ce{SiO2 + 2NaOH ->[t^\circ] Na2SiO3 + H2O}\) (сплавление). Качественная реакция на углекислый газ — помутнение известковой воды: \(\ce{CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 v + H2O}\)
С основными и амфотерными оксидами → соль	\(\ce{CO2 + CaO = CaCO3}\); \(\ce{SO3 + Na2O = Na2SO4}\); \(\ce{P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2}\); \(\ce{SiO2 + CaO ->[t^\circ] CaSiO3}\); \(\ce{SiO2 + Na2CO3 ->[t^\circ] Na2SiO3 + CO2 ^}\) (варка стекла — нелетучий оксид вытесняет летучий)
Окислительно-восстановительные	\(\ce{SO2}\) — восстановитель: \(\ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5] 2SO3}\); \(\ce{CO}\) — восстановитель: \(\ce{2CO + O2 = 2CO2}\), \(\ce{Fe2O3 + 3CO ->[t^\circ] 2Fe + 3CO2}\); \(\ce{CO2}\) — окислитель: \(\ce{CO2 + C ->[t^\circ] 2CO}\), \(\ce{CO2 + 2Mg = 2MgO + C}\) (магний горит в углекислом газе); \(\ce{2NO + O2 = 2NO2}\) (бурый газ)

Оксид	Что это и как получают
Углекислый газ \(\ce{CO2}\)	без цвета и запаха, тяжелее воздуха, не горит и не поддерживает горение (лучинка гаснет), твёрдый — «сухой лёд». Получение углекислого газа: \(\ce{CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ^ + H2O}\) (аппарат Киппа), \(\ce{CaCO3 ->[t^\circ] CaO + CO2 ^}\) (обжиг), горение угля
Угарный газ \(\ce{CO}\)	без цвета и запаха, ядовит (связывает гемоглобин), горит голубым пламенем; образуется при неполном сгорании топлива
Сернистый газ \(\ce{SO2}\)	резкий запах, ядовит, обесцвечивает красители; получение: \(\ce{S + O2 = SO2}\), \(\ce{4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2}\) (обжиг пирита), \(\ce{Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 ^ + H2O}\); причина кислотных дождей
Оксид серы(VI) \(\ce{SO3}\)	бесцветная жидкость, дымит на воздухе, с водой даёт серную кислоту
Оксид фосфора(V) \(\ce{P2O5}\)	белый гигроскопичный порошок (осушитель), с водой — фосфорная кислота
Оксид кремния(IV) \(\ce{SiO2}\)	песок, кварц, горный хрусталь; атомная решётка, тугоплавок, в воде нерастворим, из кислот реагирует только с плавиковой: \(\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}\)
Оксид азота(IV) \(\ce{NO2}\)	бурый ядовитый газ: \(\ce{2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2}\); \(\ce{4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3}\); \(\ce{N2O}\) — «веселящий газ»

Соответствие оксид — кислота: \(\ce{SO2}\) — \(\ce{H2SO3}\), \(\ce{SO3}\) — \(\ce{H2SO4}\), \(\ce{N2O3}\) — \(\ce{HNO2}\), \(\ce{N2O5}\) — \(\ce{HNO3}\), \(\ce{P2O5}\) — \(\ce{H3PO4}\), \(\ce{CO2}\) — \(\ce{H2CO3}\), \(\ce{SiO2}\) — \(\ce{H2SiO3}\). Степень окисления неметалла в оксиде и кислоте одинакова.

Ещё оксиды из кодификатора. Оксид азота(II) \(\ce{NO}\) — бесцветный несолеобразующий газ; на воздухе сразу буреет: \(\ce{2NO + O2 = 2NO2}\). Оксид азота(V) \(\ce{N2O5}\) — белые кристаллы, кислотный оксид азотной кислоты: \(\ce{N2O5 + H2O = 2HNO3}\). Оксид фосфора(III) \(\ce{P2O3}\) образуется при горении фосфора в недостатке кислорода; с водой даёт фосфористую кислоту: \(\ce{P2O3 + 3H2O = 2H3PO3}\).

Лайфхак. Кислотный оксид — это «кислота без воды»: вычтите из формулы кислоты воду и получите оксид: \(\ce{H2SO4}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{SO3}\); \(\ce{H2CO3}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{CO2}\); \(\ce{2HNO3}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{N2O5}\). Степень окисления неметалла при этом не меняется.

Из истории. Углекислый газ изучил шотландский химик Дж. Блэк в 1750-х годах и назвал его «связанным воздухом»: газ «связывался» известью, а при действии кислоты выделялся снова. Так впервые показали, что газ может входить в состав твёрдого вещества.

Оксид	Что это и как получают
Угарный газ \(\ce{CO}\)	без цвета и запаха, ядовит (связывает гемоглобин), горит голубым пламенем; образуется при неполном сгорании топлива
Сернистый газ \(\ce{SO2}\)	резкий запах, ядовит, обесцвечивает красители; получение: \(\ce{S + O2 = SO2}\), \(\ce{4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2}\) (обжиг пирита), \(\ce{Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 ^ + H2O}\); причина кислотных дождей
Оксид серы(VI) \(\ce{SO3}\)	бесцветная жидкость, дымит на воздухе, с водой даёт серную кислоту

Свойство	Уравнения
С водой → кислота (кроме \(\ce{SiO2}\)!)	\(\ce{SO3 + H2O = H2SO4}\); \(\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}\); \(\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}\); \(\ce{P2O5 + 3H2O = 2H3PO4}\); \(\ce{N2O5 + H2O = 2HNO3}\); \(\ce{SiO2 + H2O}\) — не идёт

Оксид	Что это и как получают
Оксид фосфора(V) \(\ce{P2O5}\)	белый гигроскопичный порошок (осушитель), с водой — фосфорная кислота
Оксид кремния(IV) \(\ce{SiO2}\)	песок, кварц, горный хрусталь; атомная решётка, тугоплавок, в воде нерастворим, из кислот реагирует только с плавиковой: \(\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}\)
Оксид азота(IV) \(\ce{NO2}\)	бурый ядовитый газ: \(\ce{2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2}\); \(\ce{4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3}\); \(\ce{N2O}\) — «веселящий газ»

Ловушка ОГЭ. \(\ce{SiO2}\) с водой не реагирует, зато реагирует со щелочами (при сплавлении) и с плавиковой кислотой \(\ce{HF}\). \(\ce{CO}\) и \(\ce{NO}\) — несолеобразующие: со щелочами и водой не реагируют. \(\ce{NO2}\) с водой даёт сразу две кислоты — азотную и азотистую.

Большинство оксидов неметаллов — кислотные оксиды (\(\ce{CO2}\), \(\ce{SO2}\), \(\ce{SO3}\), \(\ce{P2O5}\), \(\ce{N2O5}\), \(\ce{SiO2}\), \(\ce{N2O3}\), \(\ce{Cl2O7}\)); им соответствуют кислоты. Несолеобразующие: \(\ce{CO}\), \(\ce{NO}\), \(\ce{N2O}\), \(\ce{SiO}\). Оксид водорода — вода.

Ещё оксиды из кодификатора. Оксид азота(II) \(\ce{NO}\) — бесцветный несолеобразующий газ; на воздухе сразу буреет: \(\ce{2NO + O2 = 2NO2}\). Оксид азота(V) \(\ce{N2O5}\) — белые кристаллы, кислотный оксид азотной кислоты: \(\ce{N2O5 + H2O = 2HNO3}\). Оксид фосфора(III) \(\ce{P2O3}\) образуется при горении фосфора в недостатке кислорода; с водой даёт фосфористую кислоту: \(\ce{P2O3 + 3H2O = 2H3PO3}\).

Лайфхак. Кислотный оксид — это «кислота без воды»: вычтите из формулы кислоты воду и получите оксид: \(\ce{H2SO4}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{SO3}\); \(\ce{H2CO3}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{CO2}\); \(\ce{2HNO3}\) − \(\ce{H2O}\) = \(\ce{N2O5}\). Степень окисления неметалла при этом не меняется.