Оксиды
Классификация и тенденции
| Тип | Примеры | Реагирует с |
|---|---|---|
| основные | \(\ce{Na2O}\), \(\ce{CaO}\), \(\ce{MgO}\), \(\ce{FeO}\), \(\ce{CrO}\), \(\ce{MnO}\) | кислотами, кислотными оксидами |
| амфотерные | \(\ce{BeO}\), \(\ce{Al2O3}\), \(\ce{ZnO}\), \(\ce{Cr2O3}\), \(\ce{PbO}\), \(\ce{SnO2}\) | кислотами и щелочами |
| кислотные | \(\ce{CO2}\), \(\ce{SiO2}\), \(\ce{P4O10}\), \(\ce{SO3}\), \(\ce{CrO3}\), \(\ce{Mn2O7}\), \(\ce{Cl2O7}\) | основаниями, основными оксидами |
| несолеобразующие | \(\ce{CO}\), \(\ce{NO}\), \(\ce{N2O}\) | ни с кислотами, ни со щелочами соли не дают |
Тенденции. В периоде слева направо растёт электроотрицательность — оксиды становятся кислотнее. У элемента с несколькими степенями окисления: чем выше степень окисления, тем кислотнее оксид: \(\ce{MnO}\) (основный) → \(\ce{MnO2}\) (амфотерный) → \(\ce{Mn2O7}\) (кислотный, ангидрид марганцовой кислоты); \(\ce{CrO}\) → \(\ce{Cr2O3}\) → \(\ce{CrO3}\).
error«Несолеобразующий» — условно
\(\ce{CO}\) с расплавленной щёлочью под давлением даёт формиат: \(\ce{CO + NaOH ->[t, p] HCOONa}\). А \(\ce{NO2}\) — не ангидрид одной кислоты: с водой он диспропорционирует (\(\ce{2NO2 + H2O -> HNO2 + HNO3}\)). Классификация — ориентир, а не закон.
scienceОксиды с высоким «кислотным» характером
- \(\ce{Mn2O7 + H2O -> 2HMnO4}\) — маслянистая жидкость, взрывается при нагревании.
- \(\ce{CrO3 + H2O -> H2CrO4}\); \(\ce{2CrO3 + H2O -> H2Cr2O7}\).
- \(\ce{Cl2O7 + H2O -> 2HClO4}\) — ангидрид хлорной кислоты.
- \(\ce{P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4}\) — поэтому \(\ce{P4O10}\) — лучший осушитель.
Реакции оксидов
С водой реагируют:
- основные оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов (кроме \(\ce{BeO}\), а \(\ce{MgO}\) — медленно): \(\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}\) (гашение извести, выделяется много теплоты);
- большинство кислотных оксидов: \(\ce{SO3}\), \(\ce{P4O10}\), \(\ce{N2O5}\), \(\ce{CO2}\) (обратимо).
Не реагируют: \(\ce{SiO2}\), \(\ce{Al2O3}\), \(\ce{Fe2O3}\), \(\ce{CuO}\) и большинство оксидов переходных металлов.
Между собой — основный с кислотным, чаще всего в расплаве: \(\ce{CaO + SiO2 ->[t] CaSiO3}\) (шлак), \(\ce{Na2O + Al2O3 ->[t] 2NaAlO2}\), \(\ce{BaO + SO3 -> BaSO4}\).
boltНелетучий вытесняет летучий
При сплавлении нелетучий кислотный оксид вытесняет летучий из солей: \(\ce{Na2CO3 + SiO2 ->[t] Na2SiO3 + CO2 ^}\) — так варят стекло, хотя угольная кислота в растворе сильнее кремниевой. В растворе — наоборот: \(\ce{Na2SiO3 + CO2 + H2O -> Na2CO3 + H2SiO3 v}\).
scienceОксиды в технологии
- \(\ce{CaCO3 ->[t] CaO + CO2}\), \(\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}\) — получение гашёной извести.
- \(\ce{Fe2O3 + 3CO ->[t] 2Fe + 3CO2}\) — доменный процесс.
- \(\ce{SiO2 + 2C ->[t] Si + 2CO}\) — технический кремний.
- \(\ce{SiO2 + 4HF -> SiF4 ^ + 2H2O}\) — травление стекла.
Оксиды с подвохом
Формула «оксида» не всегда означает простую степень окисления.
edit_noteСмешанные оксиды
\(\ce{Fe3O4}\) (магнетит) = \(\ce{FeO*Fe2O3}\) — с кислотами даёт две соли: \(\ce{Fe3O4 + 8HCl -> FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O}\). \(\ce{Pb3O4}\) (сурик) = \(\ce{2PbO*PbO2}\) — с азотной кислотой: \(\ce{Pb3O4 + 4HNO3 -> 2Pb(NO3)2 + PbO2 v + 2H2O}\) (диоксид свинца не растворяется). \(\ce{Mn3O4}\), \(\ce{Co3O4}\) — шпинели того же типа.
errorОксиды-окислители
\(\ce{PbO2}\) и \(\ce{MnO2}\) с соляной кислотой не просто «растворяются», а окисляют её: \(\ce{MnO2 + 4HCl -> MnCl2 + Cl2 ^ + 2H2O}\) — так Шееле в 1774 году впервые получил хлор. \(\ce{PbO2 + 4HCl -> PbCl2 + Cl2 ^ + 2H2O}\).
auto_awesomeОксид, который не оксид
\(\ce{OF2}\) — дифторид кислорода, а не «оксид фтора»: фтор электроотрицательнее кислорода, и кислород здесь в степени окисления \(+2\). Это одно из немногих соединений с положительным кислородом (ещё \(\ce{O2F2}\), где кислород \(+1\)).
scienceРеакции со смешанными и окисляющими оксидами
- \(\ce{Fe3O4 + 10HNO3 (конц) -> 3Fe(NO3)3 + NO2 ^ + 5H2O}\) — азотная кислота окисляет железо(II).
- \(\ce{2F2 + 2NaOH -> OF2 + 2NaF + H2O}\) — получение дифторида кислорода.
- \(\ce{Pb3O4 + 8HCl -> 3PbCl2 + Cl2 ^ + 4H2O}\).
push_pinГлавное
Характер оксида определяется электроотрицательностью элемента и его степенью окисления: слева направо по периоду и с ростом степени окисления оксиды становятся кислотнее (\(\ce{Na2O}\) → \(\ce{MgO}\) → \(\ce{Al2O3}\) → \(\ce{SiO2}\) → \(\ce{P4O10}\) → \(\ce{SO3}\) → \(\ce{Cl2O7}\); \(\ce{CrO}\) → \(\ce{Cr2O3}\) → \(\ce{CrO3}\)). Несолеобразующие оксиды — \(\ce{CO}\), \(\ce{NO}\), \(\ce{N2O}\). Реакции оксидов между собой идут в расплавах (кислотный + основный); с водой реагируют лишь оксиды активных металлов и большинство кислотных (не \(\ce{SiO2}\)). Степень окисления и формула «оксида» проверяются: \(\ce{Fe3O4}\), \(\ce{Pb3O4}\) — смешанные оксиды.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.