КИСЛОРОД • Большая российская энциклопедия — электронная версия

КИСЛОРОД • Большая российская энциклопедия - электронная версия Кислород

Взаимодействие оксидов с водой

Вы убедились, насколько активным веществом является кислород. Способны ли оксиды — продукты взаимодействия кислорода с простыми и сложными веществами — к взаимодействию с другими веществами? Выясним это на опытах и начнем со взаимодействия оксидов с самым распространенным в природе оксидом — оксидом водорода, или водой.

Опыт 1. Получим оксид фосфораОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Воды было добавлено в избытке, поэтому оставшаяся ее часть растворила в себе образовавшуюся кислоту, раствор которой мы и обнаружили с помощью индикатора.

Немало оксидов неметаллов, а также оксиды некоторых металлов с высоким значением валентности Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Существует правило: чтобы определить валентность кислотообразующего элемента в молекуле кислородсодержащей кислоты, необходимо от суммы единиц валентности кисло рода отнять сумму единиц валентности водорода.

Воспользуемся этим правилом и определим валентность серы в сернистой и серной кислотах.

Вычисления показали, что сера в сернистой кислоте четырехвалентна, а в серной — шестивалентна.

Следовательно, вступая в реакцию с водой, оксид серыОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Пример №5

Составить формулу оксида, соответствующего марганцевой кислоте.

Решение

1. Воспользовавшись данным правилом, определим валентность марганца в марганцевой кислоте:

2. Составим формулу семивалентного оксида марганца.

Наименьшее общее кратное для единиц валентности марганца и кислорода — 14. По очереди разделив его на 7 (валентность марганца) и на 2 (валентность кислорода ), получим индексы 2 и 7.

Ответ: Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Опыт 2. В фарфоровую чашку поместим немного негашеной извести, или оксида кальция и осторожно дольем немного воды (рис. 6, о). Наблюдается «вскипание» образовавшейся смеси (рис. 6, б). Оно вызвано тем, что негашеная известь активно реагирует с водой и реакция сопровождается сильным разогретом.

В дальнейшем будем работать с прозрачным фильтратом, который разделим на 3 пробирки. В первую пробирку добавим несколько капель лакмуса и будем наблюдать, как раствор сразу же начнет синеть. До этих пор вы знали, что в растворах кислот лакмус приобретает розовый цвет. Появление другого цвета индикатора свидетельствует о наличии в растворе другого вещества.

Рассмотрим уравнение реакции между оксидом кальция и водой и выясним, что это за вещество:

Таким образом, в растворе есть основание. Выдвигаем гипотезу (предположение), что лакмус можно использовать в качестве индикатора для обнаружения оснований. Чтобы проверить это, проведем следующий опыт.

Опыт 3. Нальем в пробирку 1—2 мл раствора гидроксида натрия Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

В растворе оснований лакмус изменяет свой цвет на синий.

Опыт 4. Во вторую пробирку с гидроксидом кальция, полученным в опыте 2, добавим несколько капель метилового оранжевого. Наблюдается появление желтой окраски раствора.

Опыт 5. Прибавим несколько капель метилового оранжевого к раствору гидроксида натрия или любого другого растворимого в воде основания. Наблюдаем такой же результат — раствор приобретает желтый цвет.

В растворе оснований метиловый оранжевый приобретает желтый цвет.

Есть еще одно вещество, чувствительное к наличию в растворе оснований. Это — фенолфталеин. Вспомните, раствор этого вещества в воде бесцветен. Проведем опыт.

Опыт 6. В пробирку с водой добавим несколько капель раствора фенолфталеина. Цвет раствора не изменился.

https://www.youtube.com/watch?v=playlist

Опыт 7. В третью пробирку с раствором гидроксида кальция, полученного в опыте 2, добавим несколько капель фенолфталеина — раствор сразу становится ярко-малинового цвета.

Опыт 8. Добавим несколько капель фенолфталеина к раствору гидроксида натрия или любого другого растворимого в воде основания. Наблюдаем такой же результат, как и в опыте 7.

В растворе оснований фенолфталеин приобретает малиновый цвет.

Опыт 9. Поместим в химический стакан немного оксида медиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамигидроксиды для таких оксидов не характерны. Так, всем хорошо известна ржавчина — Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Валентность металла в основании равна валентности металла в соответствующем оксиде:

Таким образом, одни оксиды металлов взаимодействуют с водой и образуют растворимые основания, или щелочи, другие с водой не взаимодействуют, но соответствующие им нерастворимые в воде основания существуют.

Большинство оксидов неметаллов взаимодействуют с водой при обычных условиях и образуют кислоты.

Оксиды, которые взаимодействуют с водой и образуют основания, и оксиды, которые не взаимодействуют с водой, но им соответствуют основания, называют основными.

Итоги:

  • Оксиды способны к взаимодействию с другими веществами.
  • Оксидам отвечают гидроксиды — кислоты и основания.
  • Валентность кислотообразующего элемента в кислоте равна его валентности в соответствующем оксиде.
  • Валентность металла в основании совпадает с его валентностью в соответствующем оксиде.
  • Присутствие щелочи в растворе (щелочной среды) обнаруживают с помощью индикаторов: лакмуса, фенолфталеина, метилового оранжевого.

Первый индикатор был изготовлен из природного сырья. Случилось это так. Как-то английскому ученому Роберту Бойлю (1627— 1691 гг.) понадобился сосуд, в котором он изготовил водную настойку лакмусового лишайника. Он освободил сосуд от настойки, налил в нее соляной кислоты и заметил, что бесцветный до этого раствор кислоты стал красным.

Потом он добавил несколько капель настойки в раствор гидроксида натрия. Теперь раствор стал синим. Так был открыт и впервые использован индикатор для определения кислой и щелочной среды, который назвали лакмусом. Впоследствии настойкой стали пропитывать бумажные полоски, а зятем высушивать их и использовать в химических лабораториях.

Все тесты

  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не с теми я, кто бросил землю» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Перемена» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Петербурге» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи к Блоку» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Клеветникам России» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Завещание» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Москве» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «И. И. Пущину!» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «День и ночь» Ф. Тютчева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Весна в лесу» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Журавли» Р. Гамзатова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Люблю» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Когда на меня навалилась беда» К. Кулиева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Гамлет» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Русь» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Ночь» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения К. Симонова «Ты помнишь, Алёша, дороги Смоленщины…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Жуковского «Приход весны»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Анны Ахматовой «Сероглазый король»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Июль – макушка лета…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Мелколесье. Степь и дали…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не позволяй душе лениться» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «На дне моей жизни» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Нивы сжаты, рощи голы…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушкины сказки» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снежок» Н. Некрасова1 вопрос
  • Тест на темуАнализ стихотворения «По вечерам» Н. Рубцова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вчерашний день, часу в шестом…» Н. Некрасова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Цветы последние милей…» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я знаю, никакой моей вины…» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я не ищу гармонии в природе»Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Разбуди меня завтра рано» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снега потемнеют синие» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Осень» Н. Карамзина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вечер» А. Фета5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не жалею, не зову, не плачу» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Тучи» М. Лермонтова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Книга» Г. Тукая5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Необычайное приключение, бывшее с Владимиром Маяковским летом на даче» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Деревня» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Летний вечер» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я убит подо Ржевом» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Элегия» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Зимнее утро» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Троица» И. Бунина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушке» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «О весна без конца и краю» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Море» В. Жуковского5 вопросов

Закономерности изменения свойств оксидов

Увеличение степени окисления и уменьшение радиуса его иона (при этом происходит уменьшение эффективного отрицательного заряда на атоме кислорода –δ0) делают оксид более кислотным. Это и объясняет закономерное изменение свойств оксидов от основных к амфотерным и далее к кислотным.

А) В одном периоде при увеличении порядкового номера происходит усиление кислотных свойств оксидов и увеличение силы соответствующих им кислот.химические свойства оксидов

Таблица 2: Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от эффективного заряда на атоме кислорода

ОксидNa2OMgOAl2O3SiO2P4O1023SO3Cl2O7
Эффективный заряд δ0-0,81-0,42-0,31-0,23-0,13-0,06-0,01
Кислотно- основные свойства оксидаОсновныйОсновныйАмфотерныйКислотный

 Б)В главных подгруппах периодической системы при переходе от одного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основных свойств оксидов:химические свойства оксидов

В)При  повышении степени окисления элемента усиливаются кислотные свойства оксидов и ослабевают основные:

Таблица 3: Зависимость кислотно-основных свойств от степени окисления металловхимические свойства оксидов

Оксиды в природе

Вы уже знаете, что среди химических элементов чемпионами по распространению в природе является кислород, кремний, алюминий, железо. Своим первенством они обязаны оксидам. Оксиды — самые распространенные вещества на нашей планете. Больше всего оксидов содержится в оболочках Земли: атмосфере (оксид углеродаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Из уроков природоведения вы узнали, что воздух приблизительно на 0,03 % состоит из углекислого газа. На первый взгляд, это вроде бы немного. Однако, если учесть, что воздушная оболочка Земли достигает до 15 км в высоту, становится понятным, насколько распространен этот газообразный оксид.

А что уж говорить о другом оксиде неметалла — оксиде водорода, которым покрыто Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Залежи оксидов железа в Украине в большом количестве находятся вблизи Кривого Рога.

По рисунку 7 вы сможете дополнительно ознакомиться с распространением оксидов в природе.

Применение оксидов основывается на разнообразии их химических и физических свойств. Так, свойство оксидов взаимодействовать с другими веществами используют при получении сплавов железа: чугуна и стали, кислот.

Без использования свойства оксида водорода (воды) растворять другие вещества, образуя растворы, нельзя представить быт, пищевую промышленность, производства лекарств и т. п. Высокая теплоемкость воды дает возможность использовать ее для отопления помещений, в теплообменниках на заводах по производству кислот, в производстве удобрений и т. п.

Однако не следует забывать, что в воде зародилась жизнь и без воды живая природа существовать не может. Поэтому забота о сохранении чистоты водоемов — дело каждого.

Оксид кремнияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Из оксида алюминия приблизительно на 50 % состоят бокситовые руды, залежи которых есть в Украине. Из этого оксида на алюминиевых заводах получают «крылатый» металл алюминий. Вам хорошо известно, что самолетов и ракетостроение без него было бы невозможным.

Твердость оксида алюминия и оксида кремнияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамирудах — оксидах железа (буром, красном, магнитном железняках) работают доменные печи. Так называют сооружения, в которых из руд выплавляют железо в виде чугуна. Из руды магнитного железняка, в состав которой входит железная окалина Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами
Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид серы Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— производство Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид углеводорода Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— производство сахара, газированных вод, соды.
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид бериллия- в ядерных реакторах.
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид титанаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— изготовление белой краски( титановые белила) 
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид алюминия — производство алюминия, огнеупорных и абразивных материалов,синтетических драгоценных камней (рубины, сапфиры и др.)
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид фосфора — осушитель газов и жидкостей
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид кальция — производство гашеной извести,карбида, кальция, хлорной извести; в строительстве
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид Ванадия Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— катализатор в производстве аммиака и серной кислоты
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид кремнияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— производство стекла, керамики,фарфора, абразивных материалов; компонент строительных смесей; фильтр для воды на водоочистительных станциях; в виде кварца—для изготовления линз.
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид магния — производство резины, огнеупорных материалов
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид углерода — восстановление металлов из руд в металлургии
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид серыОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами — производство Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами в текстильной, бумажной, сахарной промышленности в качестве отбеливателя; обеззараживание помещений,хранение фруктов и ягод
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами  Оксид хромаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами — производство абразивных материалов; изготовление зеленой краски
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами оксид железаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами — производство чугуна и стали; изготовление красок
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид водорода — растворитель на многих производствах; сырье для производства других веществ (водорода, кислорода, ацетилена, спирта, кислот и др.); теплообменник на заводах
  • Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами Оксид азотаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами— производство Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами окислитель жидкого ракетного топлива

Относительно использования оксида углеродаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Рассмотренные оксиды распространены в природе и используются человеком в больших количествах. Однако многие другие оксиды, хотя и уступают по распространению и масштабах использования, являются не менее важными. Приведем конкретные примеры.

Многие химические производства прекратили бы свою работу без катализаторов, в том числе и оксида ванадияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиоксида марганцаОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Белая, зеленая, коричневая и некоторые другие краски своим цветом обязаны оксидам металлических элементов — цинка, хрома, железа, кобальта и т. п.

Оксид серыОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Оксид магния применяют для производства огнеупорных материалов, из которых изготавливают тигли и огнеупорный кирпич.

Добавляя в стекло вместо части оксида кремнияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиоксид бора Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

В медицине применяют оксид цинка, оксид магния, оксид алюминия и другие.

Строительство было бы невозможным без оксида кремнияОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

По рисунку 8 вы можете еще раз убедиться в разностороннем применении оксидов.

Итоги:

  • По распространению в природе оксиды занимают первое место среди сложных неорганических веществ.
  • Благодаря разнообразию физических и химических свойств оксиды находят широкое применение в разных отраслях народного хозяйства и быту.

Было рассмотрено применение каждого из оксидов. Однако существуют производства, где задействованы сразу несколько оксидов, например производство чугуна в специально построенных печах, которые называются доменными, или домнами. Во-первых, железо добывают из руд, которые содержат Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Получение оксидов

Оксиды получают различными методами. Ознакомимся с некоторыми из них.

Непосредственное взаимодействие простых веществ с кислородом.

4 Li O2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O    4P 5O2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O5

Разложение гидроксидов малоактивных металлов (т.е. нерастворимых в воде оснований).

Mg(OH)2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O    2A1(OH)3Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O3 3H2O

Разложение неустойчивых или слабых кислородсодержащих кислот.

H2CO3Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2 ↑ H2O            H2SO3Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2 ↑ H2OРазложение некоторых солей.
CaCO3 Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2↑Если элемент образует несколько оксидов, путем окисления оксида с низковалентным элементом или, наоборот, восстановления оксида с высоковалентным элементам можно получить новые оксиды:
2NO O2 → 2NO2
CO2 C Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Вытеснение одного оксида другим оксидам из их солей. Малолетучие кислотные оксиды вытесняют летучие оксиды из их солей.

Na2CO3 SiO2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2SiO3 CO2↑Na2SiO3 CO2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

ОксидОксид, вытесненный из своей соли
SiO2P2O5, NO2, CO2
P2O5CO2
NO2CO2

Эти реакции являются необратимыми.
В результате горения некоторых сложных веществ.
CH4 2O2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2↑ 2H2O ↑

Химические свойства оксидов. Изучим химические свойства каждого типа оксидов в отдельности. Каждый вид оксида обладает присущими ему химическими свойствами.

Основные оксиды не вступают в реакцию с щелочами.

Взаимодействие основных оксидов с водой. Из основных оксидов лишь те оксиды, которые образованы щелочными и щелочноземельными металлами, вступая в обычных условиях в реакцию соединения с водой, образуют гидроксиды (щелочи).

Na2O H2O → 2NaOHCaO H2O → Ca(OH)2

Другие основные оксиды не вступают в реакцию с водой.Взаимодействие основных оксидов с кислотами и кислотными оксидами. Основные оксиды, вступая во взаимодействие с кислотными оксидами, образуют соли. При реакции с кислотами образуют соль и воду.

CaO CO2Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиз       CuO H2SO4 → CuSO4 H2O

Взаимодействие основных оксидов малоактивных металлов с восстановителями. Основные оксиды малоактивных металлов восстанавливаются посредством H2, С, СО до металла. Li2O, Na2O, K2O, CaO, BaO и др. в эти реакции не вступают, т.е. не восстанавливаются до металла.

CuO C Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Взаимодействие кислотных оксидов с водой. Кроме оксида кремния (IV) (SiO2), все другие кислотные оксиды, вступая в реакцию соединения с водой, образуют кислоты. Эти реакции называются реакциями гидратации. Реакция взаимодействия NO2 с водой не является реакцией гидратации.

3NO2 H2OОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами3 NO
SO3 H2O → H2SO4

Кислотные оксиды не вступают в реакцию с большинством кислот. Амфотерные оксиды ни при каких условиях не вступают в реакцию с водой. Поскольку амфотерным оксидам присущи двойственные свойства, они вступают в реакции как с кислотами, так и с щелочами.

ZnO 2NaOHОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2ZnO2 H2O

Na2ZnO2 — цинкат натрия

ZnO H2SO4 → ZnSO4 H2O

ZnSO4 —  сульфат цинка

Взаимодействие амфотерных оксидов с восстановителями. Амфотерные оксиды, взаимодействуя с восстановителями H2, С, СО, востанавливаются до свободного металла.

ZnO C Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Смешанные оксиды ни при каких условиях не вступают в реакцию с водой.Взаимодействие сметанных оксидов с кислотами. При реакции этих оксидов с кислотами образуются две различные соли.

Fe3O4 8НС1 → FeCl2 2FeCl3 4H2O

Взаимодействие смешанных оксидов с восстановителями. Смешанные оксиды, взаимодействуя с восстановителями H2, С, СО, восстанавливаются до свободного металла.

Fe3O4 4С0 Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2Разложение оксидов. Некоторые оксиды при нагревании разлагаются до свободного металла.
2HgO Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2

Задача:

Определите оксиды:

XYZ
A)    K2OFc2O3CrO3
В)    Fe2O3CrO3CrO
С)    K2O    CrO3Fc2O3
D)    CrO   K2OFc2O3
Е)    Fe2O3K2OCrO3
Оксид металлаВещества, вступившие в реакцию
H2ONaOHНCl
XaOb
YaOb
ZaOb

Решение: Li2O, Na2O, K2O, CaO, BaO в нормальных условиях вступают в реакцию как с водой, так и с кислотами.
В таком случае, XaObОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O.Амфотерные оксиды (ВеО, ZnO, Fe2O3, Cr2O3, Al2O3) вступают в реакцию как с щелочами, так и с кислотами. В таком случае, YaObОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами2O3.Из кислотных оксидов CO2, SO2, SO3, NO2, N2O5, Р2О3, P2O5, CrO3, Cl2O7 взаимодействуют как с водой, так и с щелочами. В таком случае, ZaObОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами3.
Ответ: А

Задача:

Какие выражения верные?1)    X неметалл2)    Y2O3 кислотный оксид3)    Z2O3 амфотерный оксид4)    Y неметалл5)    X металл

ОксидыВещества, вступившие в реакцию
NaOHH2O
XO
Y2O3
Z2O3

Решение: Если XO вступает в реакцию как с щелочами, так и с кислотами, то это амфотерный оксид (BeO, ZnO). Если Y2O3 вступает в реакцию только с щелочами, то это кислотный оксид (N2O3, Р2О3).

Расчеты по химическим уравнениям

В средние века алхимики не знали, что с помощью вычислений можно определить, какая масса вещества должна вступить в реакцию или образоваться в результате реакции. Они брали для экспериментов произвольные порции веществ и по их остаткам выясняли, какая масса каждого вещества прореагировала.

В настоящее время расчеты не только масс, но и количеств вещества реагентов и продуктов реакций, объемов газов осуществляют по химическим уравнениям. При этом используют значения относительных атомных, молекулярных, формульных или молярных масс. Благодаря таким расчетам химик или инженер-технолог может целенаправленно осуществлять химические превращения, получать продукты реакций в необходимом количестве, избегая избытка исходных веществ.

В этом параграфе рассмотрены решения нескольких задач с использованием химических уравнений. Напомним, что коэффициенты в уравнениях указывают на соотношение количеств вещества реагентов и продуктов реакций:

Пример №1

Какое количество вещества литий гидроксида образуется в результате реакции 4 моль литий оксида с достаточным количеством воды?
Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами
Решение

1. Составляем химическое уравнение:

2. Готовим запись для составления пропорции. Под формулами соединений Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамих моль):3. Рассчитываем количество вещества литий гидроксида. Составляем пропорцию и решаем ее: по уравнению реакции из 1 моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамих моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Пример №2

Какая масса углекислого газа прореагирует с 28 г кальций оксида?

Решение

1-й способ

1. Составляем химическое уравнение:

Согласно уравнению, в реакцию вступают одинаковые количества вещества оксидов, например 1 моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

2. Определяем молярные массы веществ, указанных в условии задачи: 

Масса 1 моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

3. Записываем под формулами реагентов в химическом уравнении массы 1 моль каждого соединения, а над формулами — известную из условия задачи массу кальций оксида и неизвестную массу углекислого газа:

4. Вычисляем массу углекислого газа. Составляем пропорцию и решаем ее: по уравнению реакции

56 г Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамих г Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

2-й способ

1. Составляем химическое уравнение:

2. Рассчитываем количество вещества кальций оксида:

3. Записываем под формулами реагентов в химическом уравнении их количества вещества согласно коэффициентам, а над формулами — вычисленное количество вещества кальций оксида и неизвестное количество вещества углекислого газа:

4. Вычисляем количество вещества углекислого газа:

5. Находим массу углекислого газа:

Ответ: Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Пример №3

Какой объем сернистого газа (н. у.) прореагирует с натрий гидроксидом с образованием натрий сульфита количеством вещества 0,2 моль?

Решение

1. Записываем химическое уравнение и готовим запись для составления пропорции:

2. Находим количество вещества сернистого газа. Составляем пропорцию и решаем ее:
из 1 моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами
из х моль Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

3. Вычисляем объем сернистого газа при нормальных условиях:

Ответ: Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

В некоторых задачах речь идет о двух одновременно протекающих реакциях. Способ их решения заключается в составлении математического уравнения с одним неизвестным (или системы двух уравнений с двумя неизвестными).

Пример №4

После добавления достаточного количества воды к 11,6 г смеси оксидов Лития и Кальция образовалось 17,0 г смеси гидроксидов. Найти массы оксидов в смеси.

Решение

1. Принимаем массу литий оксида за х г. Тогда масса кальций оксида будет равна (в граммах):

2. Вычисляем молярные массы оксидов и гидроксидов Лития и Кальция:

3. Составляем уравнения реакций с записями масс реагентов и продуктов, обозначив неизвестные массы соединений Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерамиОксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

4. Записываем две пропорции и получаем математические выражения для масс гидроксидов:

5. Приравниваем сумму найденных масс гидроксидов к 17,0 г, решаем уравнение и находим массы оксидов:

Ответ: Оксиды в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами

Выводы:

Для того чтобы вычислять массы, количества вещества реагентов и продуктов реакций, объемы газов, используют химические уравнения.

Решение задач осуществляют составлением пропорций, а также по формулам, которые отображают связь между соответствующими физическими величинами.

Свойства

Строе­ние внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма К. 2s22p4; в со­еди­не­ни­ях про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния –2, –1, ред­ко 1, 2; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 3,44 (наи­бо­лее элек­тро­от­ри­ца­тель­ный эле­мент по­сле фто­ра); атом­ный ра­ди­ус 60 пм; ра­ди­ус ио­на О2– 121 пм (ко­ор­ди­нац. чис­ло 2). В га­зо­об­раз­ном, жид­ком и твёр­дом состояни­ях К. су­ще­ст­ву­ет в ви­де двух­атом­ных мо­ле­кул О2. Мо­ле­ку­лы О2 па­ра­маг­нит­ны. Су­ще­ст­ву­ет так­же ал­ло­троп­ная мо­ди­фи­ка­ция К. – озон, со­стоя­щая из трёх­атом­ных мо­ле­кул О3.

В осн. со­стоя­нии атом К. име­ет чёт­ное чис­ло ва­лент­ных элек­тро­нов, два из ко­то­рых не спа­ре­ны. По­это­му К., не имею­щий низ­кой по энер­гии ва­кант­ной d-ор­би­та­ли, в боль­шин­ст­ве хи­мич. со­еди­не­ний двух­ва­лен­тен. В за­ви­си­мо­сти от ха­рак­те­ра хи­мич. свя­зи и ти­па кри­стал­лич. струк­ту­ры со­еди­не­ния ко­ор­ди­нац. чис­ло К. мо­жет быть раз­ным: 0 (ато­мар­ный К.), 1 (напр., О2, СО2), 2 (напр., Н2О, Н2О2), 3 (напр., Н3О ), 4 (напр., ок­со­аце­та­ты Ве и Zn), 6 (напр., MgO, CdO), 8 (напр., Na2O, Cs2O). За счёт не­боль­шо­го ра­диу­са ато­ма К. спо­со­бен об­ра­зо­вы­вать проч­ные π-свя­зи с др. ато­ма­ми, напр. с ато­ма­ми К. (О2, О3), уг­ле­ро­да, азо­та, се­ры, фос­фо­ра. По­это­му для К. од­на двой­ная связь (494 кДж/моль) энер­ге­ти­че­ски бо­лее вы­год­на, чем две про­стые (146 кДж/моль).

Па­ра­маг­не­тизм мо­ле­кул О2 объ­яс­ня­ет­ся на­ли­чи­ем двух не­спа­рен­ных элек­тро­нов с па­рал­лель­ны­ми спи­на­ми на два­ж­ды вы­ро­ж­ден­ных раз­рых­ляю­щих π*-ор­би­та­лях. По­сколь­ку на свя­зы­ваю­щих ор­би­та­лях мо­ле­ку­лы на­хо­дит­ся на че­ты­ре элек­тро­на боль­ше, чем на раз­рых­ляю­щих, по­ря­док свя­зи в О2 ра­вен 2, т. е. связь ме­ж­ду ато­ма­ми К. двой­ная. Ес­ли при фо­то­хи­мич. или хи­мич. воз­дей­ст­вии на од­ной π*-ор­би­та­ли ока­зы­ва­ют­ся два элек­тро­на с про­ти­во­по­лож­ны­ми спи­на­ми, воз­ни­ка­ет пер­вое воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние, по энер­гии рас­по­ло­жен­ное на 92 кДж/моль вы­ше ос­нов­но­го. Ес­ли при воз­бу­ж­де­нии ато­ма К. два элек­тро­на за­ни­ма­ют две раз­ные π*-ор­би­та­ли и име­ют про­ти­во­по­лож­ные спи­ны, воз­ни­ка­ет вто­рое воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние, энер­гия ко­то­ро­го на 155 кДж/моль боль­ше, чем ос­нов­но­го. Воз­бу­ж­де­ние со­про­во­ж­да­ет­ся уве­ли­че­ни­ем меж­атом­ных рас­стоя­ний О–О: от 120,74 пм в осн. со­стоя­нии до 121,55 пм для пер­во­го и до 122,77 пм для вто­ро­го воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния, что, в свою оче­редь, при­во­дит к ос­лаб­ле­нию свя­зи О–О и к уси­ле­нию хи­мич. ак­тив­но­сти К. Оба воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ния мо­ле­ку­лы О2 иг­ра­ют важ­ную роль в ре­ак­ци­ях окис­ле­ния в га­зо­вой фа­зе.

К. – газ без цве­та, за­па­ха и вку­са; tпл –218,3 °C, tкип –182,9 °C, плот­ность га­зо­об­раз­но­го К. 1428,97 кг/дм3 (при 0 °C и нор­маль­ном дав­ле­нии). Жид­кий К. – блед­но-го­лу­бая жид­кость, твёр­дый К. – си­нее кри­стал­лич. ве­ще­ст­во. При 0 °C те­п­ло­про­вод­ность 24,65·103 Вт/(м·К), мо­ляр­ная те­п­ло­ём­кость при по­сто­ян­ном дав­ле­нии 29,27 Дж/(моль·К), ди­элек­трич. про­ни­цае­мость га­зо­об­раз­но­го К. 1,000547, жид­ко­го 1,491. К. пло­хо рас­тво­рим в во­де (3,1% К. по объ­ё­му при 20 °C), хо­ро­шо рас­тво­рим в не­ко­то­рых фто­рор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях, напр. пер­фтор­де­ка­ли­не (4500% К. по объ­ё­му при 0 °C). Зна­чит. ко­ли­че­ст­во К. рас­тво­ря­ют бла­го­род­ные ме­тал­лы: се­реб­ро, зо­ло­то и пла­ти­на. Рас­тво­ри­мость га­за в рас­плав­лен­ном се­реб­ре (2200% по объ­ё­му при 962 °C) рез­ко по­ни­жа­ет­ся с умень­ше­ни­ем темп-ры, по­это­му при ох­ла­ж­де­нии на воз­ду­хе рас­плав се­реб­ра «за­ки­па­ет» и раз­брыз­ги­ва­ет­ся вслед­ст­вие ин­тен­сив­но­го вы­де­ле­ния рас­тво­рён­но­го ки­сло­ро­да.

К. об­ла­да­ет вы­со­кой ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­стью, силь­ный окис­ли­тель: взаи­мо­дей­ст­ву­ет с боль­шин­ст­вом про­стых ве­ществ при нор­маль­ных ус­ло­ви­ях, в осн. с об­ра­зо­ва­ни­ем со­от­вет­ст­вую­щих ок­си­дов (мн. ре­ак­ции, про­те­каю­щие мед­лен­но при ком­нат­ной и бо­лее низ­ких темп-рах, при на­гре­ва­нии со­про­во­ж­да­ют­ся взры­вом и вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ло­ты). К. взаи­мо­дей­ст­ву­ет при нор­маль­ных ус­ло­ви­ях с во­до­ро­дом (об­ра­зу­ет­ся во­да Н2О; сме­си К. с во­до­ро­дом взры­во­опас­ны – см. Гре­му­чий газ), при на­гре­ва­нии – с се­рой (се­ры ди­ок­сид SO2 и се­ры три­ок­сид SO3), уг­ле­ро­дом (уг­ле­ро­да ок­сид СО, уг­ле­ро­да ди­ок­сид СО2), фос­фо­ром (фос­фо­ра ок­си­ды), мн. ме­тал­ла­ми (ок­си­ды ме­тал­лов), осо­бен­но лег­ко со ще­лоч­ны­ми и щё­лоч­но­зе­мель­ны­ми (в осн. пе­рок­си­ды и над­пе­рок­си­ды ме­тал­лов, напр. пе­рок­сид ба­рия BaO2, над­пе­рок­сид ка­лия KO2). С азо­том К. взаи­мо­дей­ст­ву­ет при темп-ре вы­ше 1200 °C или при воз­дей­ст­вии элек­трич. раз­ря­да (об­ра­зу­ет­ся мо­но­ок­сид азо­та NO). Со­еди­не­ния К. с ксе­но­ном, крип­то­ном, га­ло­ге­на­ми, зо­ло­том и пла­ти­ной по­лу­ча­ют кос­вен­ным пу­тём. К. не об­ра­зу­ет хи­мич. со­еди­не­ний с ге­ли­ем, не­оном и ар­го­ном. Жид­кий К. так­же яв­ля­ет­ся силь­ным окис­ли­те­лем: про­пи­тан­ная им ва­та при под­жи­га­нии мгно­вен­но сго­ра­ет, не­ко­то­рые ле­ту­чие ор­га­нич. ве­ще­ст­ва спо­соб­ны са­мо­вос­пла­ме­нять­ся, ко­гда на­хо­дят­ся на рас­стоя­нии не­сколь­ких мет­ров от от­кры­то­го со­су­да с жид­ким ки­сло­ро­дом.

К. об­ра­зу­ет три ион­ные фор­мы, ка­ж­дая из ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет свой­ст­ва отд. клас­са хи­мич. со­еди­не­ний: $ce{O2^-}$су­пер­ок­си­дов (фор­маль­ная сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –0,5),  $ce{O2^2^-}$пе­рок­сид­ных со­еди­не­ний (сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –1, напр. во­до­ро­да пе­рок­сид Н2О2), О2– – ок­си­дов (сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –2). По­ло­жи­тель­ные сте­пе­ни окис­ле­ния 1 и 2 К. про­яв­ля­ет во фто­ри­дах O2F2 и ОF2 со­от­вет­ст­вен­но. Фто­ри­ды К. не­ус­той­чи­вы, яв­ля­ют­ся силь­ны­ми окис­ли­те­ля­ми и фто­ри­рую­щи­ми реа­ген­та­ми.

Мо­ле­ку­ляр­ный К. яв­ля­ет­ся сла­бым ли­ган­дом и при­сое­ди­ня­ет­ся к не­ко­то­рым ком­плек­сам Fe, Co, Mn, Cu. Сре­ди та­ких ком­плек­сов наи­бо­лее ва­жен же­ле­зо­пор­фи­рин, вхо­дя­щий в со­став ге­мо­гло­би­на – бел­ка, ко­то­рый осу­ще­ст­в­ля­ет пе­ре­нос К. в ор­га­низ­ме те­п­ло­кров­ных.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий