Общая характеристика оксидов

Класс ОКСИДЫ

Классификация оксидов

• Солеобразующие   оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные  оксиды — это оксиды, образованные атомами металлов с валентностью I и II.

Кислотные  оксиды — это оксиды, образованные атомами металлов c валентностью V, VI, VII, а также атомами ВСЕХ неметаллов.

Амфотерные  оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов с валентностью III и IV, а также четыре оксида c валентностью II: ZnO, PbO, SnO и BeO.

• Несолеобразующие   оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды.

К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N 2 O и SiO.

НОМЕНКЛАТУРА – это правила составления названий веществ

Первое слово в названии «оксид», второе название кислотообразующего элемента в родительном падеже. При переменной валентности кислотообразующего элемента, ставить её в конце в скобочках римскими цифрами.

SO 2 оксид серы (IV)

MgО оксид магния

Общие способы получения оксидов:

• Взаимодействие простых веществ МЕТАЛЛОВ с кислородом:

4Al + 3O 2  → 2Al 2 O 3

• Примечания : металлы с переменной степенью окисления окисляются кислородом воздуха, как правило, до промежуточной степени окисления (+3) :

4Fe + 3O 2  → 2Fe 2 O 3

4Cr + 3O 2  → 2Cr 2 O 3

• Железо  также горит с образованием железной окалины — оксида железа (II, III):

3Fe + 2O 2  → Fe 3 O 4

2. Взаимодействие простых веществ НЕМЕТАЛЛОВ с кислородом:

Как правило, при окислении неметаллов образуется оксид неметалла с высшей степенью окисления , если кислород в избытке .

Или оксид неметалла с промежуточной степенью окисления, если кислород в недостатке.

4P + 5O 2(изб.)  → 2P 2 O 5

4P + 3O 2(нед.)  → 2P 2 O 3

ИСКЛЮЧЕНИЯ:  сера сгорает только до оксида серы (IV)

S + O 2  → SO 2

2SO 2  +   O 2  =  2SO 3

Азот окисляется кислородом только при очень высокой температуре (около 2000 о С), либо под действием электрического разряда, и только до оксида азота (II):

N 2  + O 2  = 2NO

3. Горением на воздухе сложных веществ:

А) Сероводород :

2H 2 S + 3O 2(изб.)  → 2H 2 O + 2SO 2

2H 2 S + O 2(нед.)  → 2H 2 O + 2S

Б) Аммиак горит с образованием простого вещества N 2 :

4NH 3  + 3O 2  →2N 2  + 6H 2 O

4. Разложение нерастворимых гидроксидов:

гидроксид → оксид + вода

5. Самопроизвольно разлагаются в водном растворе угольная кислота, сернистая кислота, гидроксид аммония , гидроксиды серебра (I)и меди (I):

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 → H 2 O + SO 2

NH 4 OH → NH 3 + H 2 O

2AgOH → Ag 2 O + H 2 O

2CuOH → Cu 2 O + H 2 O

6. При нагревании разлагаются на оксиды большинство нерастворимых гидроксидов — кремниевая кислота, гидроксиды тяжелых металлов — гидроксид железа (III) и др.:

H 2 SiO 3  → H 2 O + SiO 2

2Fe(OH) 3  → Fe 2 O 3  + 3H 2 O

7. Разложение солей:

Например , нерастворимые карбонат кальция и карбонат магния при нагревании разлагаются на оксиды:

MgCO 3  → CO 2  + Mg 2 O

CaCO 3  →  CaO + CO 2

Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов металлов с восстановителями.

Нужно использовать электрохимический ряд напряжений металлов:

1. Восстановление углем или угарным газом .

Углерод (уголь) восстанавливает из оксидов до простых веществ только металлы, расположенные в ряду активности после алюминия. Реакция протекает только при нагревании.

FeO + C = Fe + CO

2. Активные металлы , расположенные в ряду активности левее алюминия , активно взаимодействуют с углеродом , поэтому при взаимодействии их оксидов с углеродом образуются карбиды и угарный газ:

CaO + 3C = CaC 2  + CO

3. Угарный газ  также восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные после алюминия в электрохимическом ряду:

Fe 2 O 3  + CO = Al 2 O 3   + CO 2

CuO + CO = Cu + CO 2

4. Восстановление водородом .

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия.  Реакция с водородом протекает только в жестких условиях – под давлением и при нагревании.

CuO + H 2  = Cu + H 2 O

5. Восстановление более активными металлами  (в расплаве или растворе, в зависимости от металла )

При этом более активные металлы вытесняют менее активные.

То есть добавляемый к оксиду металл должен быть расположен левее в ряду активности, чем металл из оксида. Реакции, как правило, протекают при нагревании.

Оксид цинка взаимодействует с алюминием:

3ZnO + 2Al  =  Al 2 O 3  + 3Zn

но не взаимодействует с медью:

ZnO + Cu ≠

Восстановление металлов из оксидов с помощью других металлов — это очень распространенный процесс. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний.  А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

Например, цезий взрывается на воздухе.

Алюмотермия  – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al  =  Al 2 O 3  + 3Cu

Магниетермия  – это восстановление металлов из оксидов магнием:

CuO + Mg = Cu + MgO

6. Восстановление аммиаком.

Аммиаком можно восстанавливать только оксиды неактивных металлов. Реакция протекает только при высокой температуре.

Например , аммиак восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2NH 3  = 3Cu + 3H 2 O + N 2

7. Взаимодействие оксидов металлов с окислителями .

Под действием окислителей некоторые основные оксиды (в которых металлы могут повышать степень окисления, например Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+  и др.) могут выступать в качестве восстановителей.

Например , оксид железа (II) можно окислить кислородом до оксида железа (III):

4FeO + O 2  = 2Fe 2 O 3