Глава III.23 Оксиды, их классификация и химические свойства

🎧 Аудио сопровождение

С важнейшими свойствами представителей этого класса соединений вы уже знакомились, когда изучали химические свойства воды. Предложите классификацию оксидов, исходя из их химических свойств.  

При обычных условиях с водой взаимодействуют оксиды металлов IА– и IIА–групп (начиная с Ca). В результате реакции соединения образуются щёлочи, например: 

CaO + H2O = Ca(OH)2

Оксид магния реагирует с горячей водой: 

MgO + H2O (пар) = Mg(OH)2↓

Лабораторный опыт 17 

Поместите в пробирку небольшое количество (на кончике шпателя) негашёной извести и оксида кальция. Добавьте 2–3 мл воды, взболтайте содержимое пробирки и с помощью пипетки внесите 3–4 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? 

Получить таким способом гидроксид меди(II) нельзя, так как он нерастворим в воде: 

CuO + H2O ≠ Cu(OH)2↓

А какие ещё свойства проявляют оксиды металлов? 

Обратимся к эксперименту. К небольшому количеству чёрного порошка оксида меди(II) добавим 2–3 мл раствора серной кислоты и смесь подогреем.  

Появление синей окраски раствора сигнализирует о протекании химической реакции: 

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Аналогично протекают реакции оксидов других металлов не только с серной, но и с соляной, и с азотной кислотами. 

Оксиды, которые взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду, и которым в качестве гидроксидов соответствуют основания, называют осно́вными. 

Большинство таких оксидов образованы металлами с небольшими значениями валентности (I или II). Это, например, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (IA– и IIA–групп) и магния(II) – MgO, оксид железа(II) – FeO, оксид хрома(II) – CrO, оксид  марганца(II) – MnO. 

102

В таблице 8 представлены формулы некоторых оксидов и соответствующих им оснований.

Таблица 8

Формулы некоторых осно́вных оксидов и соответствующих им оснований

Формула осно́вного оксида Формула соответствующего оксиду основания
Na2O NaOH
Cu2O CuOH
MgO Mg(OH)2
BaO Ba(OH)2
А какие свойства проявляют оксиды неметаллов? 

Оксиды неметаллов соединяются с водой, образуя кислородсодержащие кислоты, например: 

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

Вспомним эксперимент по сжиганию фосфора и растворению полученного продукта в воде. Эти процессы можно описать с помощью особой схемы – цепочки превращений, или переходов: 

P → P2O5 → H3PO4

Нерастворимую кремниевую кислоту таким способом получить нельзя: 

SiO2 + H2O ≠ H2SiO3

Хорошо известная вам реакция распознавания углекислого газа с помощью известковой воды иллюстрирует ещё одно свойство оксидов неметаллов – образование соли и воды при их взаимодействии с основаниями: 

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O

Лабораторный опыт 18 

Повторите эксперимент по распознаванию углекислого газа. Налейте в пробирку 2–3 мл известковой воды и пропускайте через неё с помощью стеклянной трубочки или соломинки для напитков выдыхаемый воздух (см. рис. 63). Что наблюдаете? 

Соль и воду образуют и другие оксиды неметаллов или металлов с высоким значением валентности, например: 

SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
СrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O

Оксиды, которые взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду, и которым в качестве гидроксидов соответствуют кислоты, называют кислотными. 
103

Формулы некоторых кислотных оксидов и соответствующих им кислот представлены в таблице 9.

Таблица 9

Формулы некоторых кислотных оксидов и соответствующих им кислот

Формула кислотного оксида Формула соответствующей оксиду кислоты
N2O5 HNO3
N2O3 HNO2
SO3 H2SO4
SO2 H2SO3
P2O5 H3PO4
CO2 H2CO3
SiO2 H2SiO3

Осно́вные и кислотные оксиды объединяют в одну общую группу – солеобразующие оксиды. Этому названию полностью соответствует ещё одно свойство этих оксидов – осно́вные и кислотные оксиды взаимодействуют друг с другом, образуя соли, например:

CaO + SiO2 =t CaSiO3

Имеется небольшое число оксидов, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами и солей не образуют. Эти оксиды так и называются – несолеобразующие, например оксиды азота(I и II) – N2O и NO, оксид углерода(II) CO, оксид кремния(II) – SiO.

Способы получения оксидов. 1. Взаимодействие металлов и неметаллов с кислородом:

2Mg + O2 = 2MgO
S + O2 = SO2↑

2. Взаимодействие сложных веществ с кислородом:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
CH4 + 2O2 = CO2↑ + 2H2O

3. Разложение гидроксидов (нерастворимых оснований и кислородсодержащих кислот) и солей:

Fe(OH)2 = FeO + H2O
H2SiO3 = SiO2 + H2O
CaCO3 = CaO + CO2 

Оксиды солеобразующие (осно́вные и кислотные) и несолеобразующие. Химические свойства оксидов: взаимодействие с кислотами или основаниями, водой, друг с другом. Получение оксидов
104

Проверьте свои знания

  1. Какие вещества называют оксидами? На какие группы они делятся? Найдите сходство и различия в свойствах этих групп оксидов.
  2. Приведите примеры гидроксидов – оснований и кислородсодержащих кислот – соответствующих солеобразующим оксидам.
  3. Назовите основные способы получения оксидов и проиллюстрируйте их уравнениями реакций.

Примените свои знания

  1. Запишите формулы оксидов, соответствующих следующим гидроксидам:
    а) серной кислоте H2SO4
    б) марганцовой кислоте HМnO4
    в) гидроксиду железа(III)
    г) гидроксиду свинца(IV)
    д) хлорной кислоте HClO4
  2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
    а) Са → СаО → Са(ОН)2 → Сl2
    б) Cu → CuO → CuSO4 →+NaOHCu(OH)2 → CuO → Cu
    в) фосфор → оксид фосфора(V) → фосфорная кислота → фосфат калия
    г) кремний → оксид кремния(IV) → силикат натрия → кремниевая кислота → оксид кремния(IV)
  3. Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 730 г 20 %–ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора? Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Используйте дополнительную информацию

  1. Подготовьте сообщение о свойствах и областях применения одного из оксидов металла или неметалла. Аргументируйте выбор оксида.
105