Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства thumbnail

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород. В названиях оксидов сначала указывают слово оксид, затем название второго элемента, которым он образован. Какие особенности имеют кислотные оксиды, и чем они отличаются от других видов оксидов?

Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

Классификация оксидов

Оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие. Уже по названию ясно, что несолеобразующие не образуют солей. Таких оксидов немного : это вода H2 O, фторид кислорода OF2 (если условно его считать оксидом), угарный газ, или оксид углерода (II), монооксид углерода CO; оксиды азота (I) и (II): N2 O (оксид диазота, веселящий газ) и NO (монооксид азота).

Солеобразующие оксиды образуют соли при взаимодействии с кислотами или щелочами. В качестве гидроксидов им соответствуют основания, амфотерные основания и кислородосодержащие кислоты. Соответственно они называются основными оксидами (например, CaO), амфотерными оксидами (Al2 O3 ) и кислотными оксидами, или ангидридами кислот (CO2).

Виды оксидов

Рис. 1. Виды оксидов.

Часто перед учащимися встает вопрос, как отличить основной оксид от кислотного. Прежде всего необходимо обратить внимание на второй элемент рядом с кислородом. Кислотные оксиды – содержат неметалл или переходный металл (CO2 , SO3 , P2 O5 ) основные оксиды – содержат металл (Na2 O, FeO, CuO).

Основные свойства кислотных оксидов

Кислотные оксиды (ангидриды) – вещества, которые проявляют кислотные свойства и образуют кислородосодержащие кислоты. Следовательно, кислотным оксидам соответствуют кислоты. Например, кислотным оксидам SO2 ,SO3 соответствуют кислоты H2 SO3 и H2 SO4 .

Кислотные оксиды с соответствующими кислотами

Рис. 2. Кислотные оксиды с соответствующими кислотами.

Кислотные оксиды, образуемые неметаллами и металлами с переменной валентностью в высшей степени окисления (например, SO3 , Мn2 O7 ), реагируют с основными оксидами и щелочами, образуя соли:

SO3 (кислотный оксид)+CaO (основной оксид)=СaSO4 (соль);

Типичными реакциями являются взаимодействие кислотных оксидов с основаниями в результате чего образуется соль и вода:

Mn2 O7 (кислотный оксид)+2KOH (щелочь)=2KMnO4 (соль)+H2O (вода)

Все кислотные оксиды, кроме диоксида кремния SiO2 (кремниевый ангидрид, кремнезем), реагируют с водой, образуя кислоты:

SO3 (кислотный оксид)+H2O (вода)=H2SO4 (кислота)

Кислотные оксиды образуются при взаимодействии с кислородом простых и сложных веществ (S+O2 =SO2 ), либо при разложении в результате нагревания сложных веществ, содержащих кислород, – кислот, нерастворимых оснований, солей (H2 SiO3 =SiO2 +H2 O).

Список кислотных оксидов:

Название кислотного оксидаФормула кислотного оксидаСвойства кислотного оксида
Оксид серы (IV) SO2 бесцветный токсичный газ с резким запахом
Оксид серы (VI) SO3 легколетучая безцветная токсичная жидкость
Оксид углерода (IV) CO2 бесцветный газ без запаха
Оксид кремния (IV) SiO2 бесцветные кристаллы, обладающие прочностью
Оксид фосфора (V) P2 O5 белый легковозгораемый порошок с неприятным запахом
Оксид азота (V) N2 O5 вещество, состоящее из бесцветных летучих кристаллов
Оксид хлора (VII) Cl2 O7 бесцветная маслянистая токсичная жидкость
Оксид марганца (VII) Mn2 O7 жидкость с металлическим блеском, являющаяся сильным окислителем.

Примеры кислотные оксиды

Рис. 3. Примеры кислотные оксиды.

Что мы узнали?

Кислотные оксиды относятся к солеобразующим оксидам и образуются с помощью кислот. Кислотные оксиды вступают в реакции с основаниями и водой, а их образование происходит при нагревании и разложении сложных веществ.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

    

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Polina Malchikova

    9/10

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Дима Кулагин

    10/10

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Сергей Ефремов

    9/10

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Артём Макушенко

    10/10

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Наталия Григорьева

    10/10

  • Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

    Данила Волков

    9/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 932.

Источник

Источник

Определение

Оксиды – бинарные соединения, в состав которых входит кислород в степени окисления -2.

Номенклатура оксидов

Названия оксидов строятся по следующим правилам систематической номенклатуры:

  1. Сначала указывают слово оксид, после него, в родительном падеже, – название второго элемента.

  2. Если элемент, образующий оксид, имеет единственную валентность, то её в названии оксида можно не указывать. Если же элемент имеет переменную валентность и образует несколько оксидов, то валентность элемента обязательно указывается римскими цифрами в скобках в конце записи названия оксида.

  3. При записи химической формулы оксида кислород записывается на последнем месте.

Примеры:

  • $Na_2O$ – оксид натрия

  • $CaO$ – оксид кальция

  • $Al_2O_3$ – оксид алюминия

  • $overset{+7}{Mn_2}O_7$ – оксид марганца (VII) 

  • $overset{+2}{Cr}O$ – оксид хрома (II) 

  • $overset{+3}{Cr_2}O_3$ – оксид хрома (III)

В настоящее время при формировании названий оксидов пользуются правилами систематической номенклатуры. Однако до её появления, пока число известных соединений было не столь велико, широко использовалась тривиальная номенклатура, в которой названия веществ основаны не на особенностях их строения, а на внешнем виде или каких-то специфических свойствах именуемых объектов. Многие тривиальные названия распространены и в наше время.

На смену тривиальной номенклатуре пришла полусистематическая номенклатура. В полусистематических названиях веществ с помощью использования морфем пытались отразить особенности химического строения соединений. Применительно к оксидам вводились следующие названия: закись – для оксидов элементов в низких степенях окисления, окись – для более высоких степеней окисления. Кислотные оксиды часто рассматривали как продукты дегидратации соответствующих кислот и отражали это в виде названия ангидрид: $P_2O_5$ – фосфорный ангидрид, $SO_3$ – серный ангидрид и т.д.

Таблица 1

Формулы и названия некоторых оксидов в соответствии с тривиальной, полусистематической и систематической номенклатурой

ФормулаТривиальное названиеУстаревшее названиеСистематическое название
$N_2O$веселящий газзакись азотаоксид азота (I)
$NO$ окись азотаоксид азота (II)
$N_2O_3$ трёхокись азота, азотистый ангидридоксид азота (III)
$NO_2$бурый газдвуокись азотаоксид азота (IV)
$N_2O_5$ пятиокись азота, азотный ангидридоксид азота (V)
$SO_2$сернистый газдвуокись серы, сернистый ангидридоксид серы (IV)
$SO_3$ трёхокись серы, серный ангидридоксид серы (VI)
$CO$угарный газокись углеродаоксид углерода (II)
$CO_2$углекислый газдвуокись углеродаоксид углерода (IV)
$Na_2O$натрокись натрияоксид натрия
$MgO$жжёная магнезияокись магнияоксид магния
$CaO$жжёная известь, негашёная известьокись кальцияоксид кальция
$Al_2O_3$глинозёмокись алюминияоксид алюминия
$SiO_2$кремнезёмдвуокись кремнияоксид кремния (IV)
$Fe_3O_4$железная окалиназакись-окись железаоксид железа (II, III)
$H_2O$водаокись водородаоксид водорода

КЛАССИФИКАЦИЯ ОКСИДОВ

Оксиды делятся на две большие группы: солеобразующие и несолеобразующие. Последние, как вытекает из названия, не образуют солей.

Несолеобразующими называют оксиды, которые не вступают во взаимодействие ни с щелочами, ни с кислотами и не образуют солей. Эти оксиды образованы неметаллами.

Несолеобразующих оксидов немного, их необходимо запомнить: $N_2O$, $NO$, $CO$, $SiO$.

Солеобразующими называют оксиды, способные взаимодействовать с кислотами или с основаниями с образованием солей.

Солеобразующие оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные оксиды.

Основные оксиды – оксиды, которым соответствуют основные гидроксиды (основания).

Основные оксиды образованы типичными металлами (щелочными, щелочноземельными, магнием), а также переходными металлами в низких степенях окисления (кроме $ZnO$).

Примеры основных оксидов: $Li_2O$, $Na_2O$, $K_2O$, $MgO$, $CaO$, $BaO$, $overset{+2}{Fe}O$, $overset{+2}{Cr}O$, $overset{+1}{Cu_2}O$, $overset{+2}{Cu}O$, $overset{+2}{Mn}O$ и др.

Кислотные оксиды – оксиды, которым соответствуют кислотные гидроксиды (кислоты).

Кислотные оксиды образованы неметаллами (за исключением несолеобразующих оксидов $CO$, $SiO$, $NO$, $N_2O$), а также переходными металлами в высоких степенях окисления.

Примеры кислотных оксидов: $Cl_2O_7$, $SO_3$, $SO_2$, $N_2O_5$, $NO_2$, $N_2O_3$, $P_2O_5$, $P_2O_3$, $CO_2$, $SiO_2$, $B_2O_3$, $overset{+6}{Cr}O_3$, $overset{+7}{Mn_2}O_7$ и др.

Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства. Им соответствуют амфотерные гидроксиды.

К амфотерным оксидам относятся оксид бериллия $BeO$, оксид алюминия $Al_2O_3$, оксид цинка $ZnO$, а также оксиды переходных металлов в промежуточных степенях окисления.

Примеры амфотерных оксидов: $Al_2O_3$, $overset{+3}{Fe_2}O_3$, $overset{+3}{Cr_2}O_3$, $overset{+4}{Mn}O_2$, $overset{+2}{Sn}O$, $overset{+4}{Sn}O_2$, $overset{+5}{V_2}O_5$, $ZnO$, $BeO$ и др.

Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды. Это оксиды металлов (кроме некоторых переходных металлов в высших степенях окисления), твердые вещества.

Основным оксидам соответствуют основания, в которых металл имеет такую же степень окисления, как в оксиде, при этом степень окисления равна числу гидроксильных групп.

Например, оксиду натрия $overset{+1}{Na}_2O$  соответствует гидроксид натрия $overset{+1}{Na}OH$;

оксиду кальция $overset{+2}{Ca}O$  соответствует гидроксид кальция $overset{+2}{Ca}(OH)_2$;

оксиду железа (II) $overset{+2}{Fe}O$  соответствует гидроксид железа (II)  $overset{+2}{Fe}(OH)_2$.

Кислотные оксиды взаимодействуют с щелочами с образованием соли и воды, им соответствуют кислоты. Это оксиды неметаллов ($mathrm{CO_2, SO_2, SO_3, N_2O_5}$) или переходных металлов в высших степенях окисления ($mathrm{CrO_3, Mn_2O_7}$).

Оксиду соответствует кислота в случае, если степень окисления элемента в обоих соединениях одинакова, при этом степень окисления кислотного остатка равна количеству атомов водорода.

Например, оксиду углерода (IV) $overset{+4}{C}O_2$ соответствует угольная кислота  $H_2overset{+4}{C}O_3$;

оксиду серы (IV) $overset{+4}{S}O_2$  соответствует сернистая кислота $H_2overset{+4}{S}O_3$;

оксиду серы (VI) $overset{+6}{S}O_3$  соответствует серная кислота $H_2overset{+6}{S}O_4$;

оксиду азота (V) $overset{+3}{N}_2O_3$ соответствует азотистая кислота $Hoverset{+3}{N}O_2$;

оксиду азота (V) $overset{+5}{N}_2O_5$ соответствует азотная кислота $Hoverset{+5}{N}O_3$;

оксиду азота (IV) $overset{+4}{N}O_2$ соответствует сразу две кислоты:  азотная —  $Hoverset{+5}{N}O_3$ и азотистая — $Hoverset{+3}{N}O_2$;  

оксиду хлора  (IV) $Cloverset{+4}O_2$ соответствует хлорноватая  $Hoverset{+3}{Cl}O_2$ и хлористая $Hoverset{+5}{Cl}O_3$  кислоты. 

Обратите внимание: если элемент в оксиде проявляет степень окисления, отличную от той, которую он проявляет в кислоте, такой оксид является несолеобразующим!

Например: углерод в угарном газе $overset{+2}{C}O$ проявляет степень окисления +2, в то время как в единственной кислоте, содержащей углерод,  $H_2overset{+4}{C}O_3$ его степень окисления равна +4. Поэтому оксид углерода (II) относится к несолеобразующим оксидам.

Амфотерные оксиды проявляют в зависимости от условий свойства основных или кислотных оксидов.

Им соответствуют амфотерные основания. 

Например, оксиду железа (III) $overset{+3}{Fe}_2O_3$  соответствует гидроксид железа (III)  $overset{+3}{Fe}(OH)_3$

оксиду алюминия $overset{+3}{Al}_2O_3$  соответствует гидроксид алюминия  $overset{+3}{Al}(OH)_3$

оксиду хрома (III) $overset{+3}{Cr}_2O_3$  соответствует гидроксид хрома (III)  $overset{+3}{Cr}(OH)_3$

В таблице представлены основные свойства кислотных, основных и амфотерных оксидов.

основные амфотерныекислотные

Взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды.

Это оксиды металлов (кроме некоторых переходных металлов в высших степенях окисления), твердые вещества

CaO, FeO, Cu$_2$O

оксиды, проявляющие в зависимости от условий свойства основных или кислотных оксидов.

Им соответствуют амфотерные основания

Это твердые вещества.

Al$_2$O$_3$, ZnO, Fe$_2$O$_3$, $Cr_2O_3$, BeO

взаимодействуют с щелочами с образованием соли и воды, им соответствуют кислоты.

Это оксиды неметаллов (CO$_2$, SO$_2$, SO$_3$, N$_2$O$_5$) или переходных металлов в высших степенях окисления (CrO$_3$, Mn$_2$O$_7$)

Газы, жидкости, твердые тела

Прим. Некоторые (NO$_2$, ClO$_2$) образуют сразу две кислоты

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

Основные и амфотерные оксиды при комнатной температуре – твердые вещества ($CaO$, $Fe_2O_3$ и др.); кислотные оксиды – твёрдые вещества ($P_2O_5$, $SiO_2$), жидкости ($SO_3$, $Сl_2О_7$ и др.) или газы ($NO_2$, $SO_2$ и др.). Все несолеообразующие оксиды являются газами, кроме $SiO$, который является твердым веществом. Однако, нужно помнить, что кремниевую кислоту $H_2SiO_3$ нельзя получить непосредственно из оксида кремния, добавляя воду! Эту кислоту можно получить косвенным путем из солей кремния  – силикатов.

Оксиды металлов могут быть окрашены в разные цвета: оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов обычно белого цвета, оксиды переходных металлов $Cr_2O_3$ – зеленый; $HgO$ – красно-оранжевый; $CuO$ – черный, а $Cu_2O$ – красный.

Оксид кремния $SiO_2$ – самое распространенное твердое вещество на Земле. Он входит в состав почвы (песок), горных пород и минералов. Драгоценные камни, такие как изумруд, сапфир, горный хрусталь имеют в своей структуре молекулы оксида кремния, при этом атомы кремния и кислорода образуют атомную кристаллическую решетку, и, поэтому представляют собой тугоплавкие, твердые, но хрупкие кристаллы правильной формы:

     Какие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойстваКакие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойстваКакие из представленных оксидов проявляют только кислотные свойства

   Бурый газ (оксид азота(IV))           Оксид железа (III)                                 Оксид кремния

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

Исходное веществоРеагентПродукты реакцииУравнение реакции
$K_2O$вода растворимое основание (щелочь)*

$K_2O + H_2O = 2KOH$

MgOкислотасоль и вода

$MgO  + 2HCl = MgCl_2 + H_2O$

CaOкислотный оксидсоль

$ CaO + CO_2 = CaCO_3$

$Na_2O$амфотерный оксидсоль

$Na_2O + ZnO = Na_2ZnO_2$

* Взаимодействие основного оксида с водой протекает только в случае, если образуется растворимое основание, т.е. щелочь. В случае возможного образования нерастворимого основания реакция не идет, например:

$MgO + H_2O not = Mg(OH)_2 downarrow$

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ

Исходное веществоРеагентПродукты реакции Уравнение реакции 

$SO_3$

$N_2O_5$

 вода соответствующая растворимая*
 кислота

 $SO_3 + H_2O = H_2SO_4$

$N_2O_5 + H_2O = 2HNO_3$

$SiO_2 + H_2O not = H_2SiO_3 downarrow$

$SO_2$ щелочь соль и вода$SO_2 + 2NaOH = Na_2SO_3 + H_2O$
$P_2O_5$ основный оксид соль$P_2O_5 + 3Na_2O = 2Na_3PO_4 $
$SO_3$ амфотерный оксид соль

$ZnO + SO_3= ZnSO_4 $

*Реакция не протекает в случае,если образуется нерастворимая кислота, например: $SiO_2 + H_2O not = H_2SiO_3 downarrow$

Кислотные оксиды образуют соли, соответствующие определенной кислоте. Если у элемента может быть две или более кислот, то следует ориентироваться на степень окисления этого элемента в оксиде и кислоте: она должна быть одинаковой. Для лучшего понимания превращений кислотных оксидов в соли советуем воспользоваться следующим алгоритмом (на примере взаимодействия оксида азота(V) с гидроксидом кальция): $N_2O_5 + Ca(OH)_2 rightarrow$

1) Определим степень окисления азота в оксиде: $overset{X}{N}_2 overset{-2}{O_5} $ X=10/2=+5

2) Вспомним, какие кислоты образует азот и определим в каждой его степень окисления:

$hspace{2cm} overset{+1}{H}overset{x}{N}overset{-2}{O_2}hspace{3cm} overset{+1}{H}overset{x}{N}overset{-2}{O_3}hspace{2cm}  $

$1cdot (+1) +1 cdot x + 2cdot(−2) = 0   hspace{0.5cm} 1cdot (+1) +1 cdot x + 3cdot(−2) = 0 $

$hspace{2cm} x = +3 hspace{3.2cm} x = +5$

Значит оксиду азота (V) соответствует азотная кислота, и $N_2O_5$ при взаимодействии с щелочами образует ее соли – нитраты ($NO_3^ – $):

$N_2O_5 + Ca(OH)_2 = Ca(NO_3)_2 + H_2O$

Воспользовавшись этим алгоритмом, можно составить следующие логические ряды:

$N_2O_5 rightarrow HNO_3$          ст.ок=+5     образует соли нитраты $NO_3^ – $

$ N_2O_3 rightarrow HNO_2$          ст.ок=+3     образует соли нитриты $NO_2^ –$

$P_2O_5 rightarrow H_3PO_4$       ст.ок=+5    образует соли нитраты $PO_4^{3 -}$ 

Для наглядного запоминания этого принципа можно воспользоваться таблицей, приведенной ниже.

Таблица. Формулы и названия кислот, кислотных остатков и соответствующих кислотных оксидов

Формула кислоты Название кислоты Формула кислотного остатка Название кислотного остатка  Соответствующий кислотный оксид
 HF Фтороводород, плавиковая$ F^-$ Фторид 
 HCl Хлороводород, соляная$ Cl^-$ Хлорид 
 HBr Бромоводород $Br-$ Бромид 
 HIЙодоводород $I^-$ Йодид  
 $H_2S$Сероводород$S^{2-}$Сульфид 
HCNЦиановодородная$CN^-$Цианид 
$HNO_2$Азотистая$NO^{2-}$Нитрит$N_2O_3$
$HNO_3$Азотная$NO^{3-}$Нитрат$N_2O_5$
$H_3PO_4$Ортофосфорная$mathrm{PO_4^{3-}}$Фосфат$P_2O_5$
$ H_3AsO_4$ Мышьяковая$mathrm{AsO_4^{3-}}$ Арсенат$As_2O_5$
$ H_2SO_3$ Сернистая$mathrm{SO_3^{2-}}$ Сульфит$SO_2$
$ H_2SO_4$ Серная$mathrm{SO_4^{2-}}$Сульфат$SO_3$
 $H_2CO_3$ Угольная$mathrm{CO_3^{2-}}$ Карбонат$CO_2$
$ H_2SiO_3$ Кремниевая$mathrm{SiO_3^{2-}}$ Силикат$SiO_2$
$ H_2CrO_4$ Хромовая$mathrm{CrO_4^{2-}}$ Хромат$CrO_3$
$ H_2Cr_2O_7$ Дихромо?