От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

1. Слева направо по периоду (см. Таблица Менделеева):

- металлические свойства простых веществ ослабевают (уменьшаются)
- неметаллические свойства усиливаются (увеличиваются)
- радиус атома уменьшается (атомное сжатие из-за увеличения заряда ядра)
- электроотрицательность элементов возрастает (самый ЭО элемент – фтор)
- восстановительные свойства уменьшаются
- окислительные свойства увеличиваются
- основные свойства оксидов и гидроксидов уменьшаются
- Кислотные свойства оксидов и гидроксидовусиливаются
- идет увеличение числа электронов на внешнем уровне
- увеличивается максимальная валентность элементов

2. Сверху вниз по группе (см. Таблица Менделеева)(для главной подгруппы):

- металлические свойства простых веществ усиливаются
- неметаллические свойства ослабевают
- радиус атома увеличивается
- электроотрицательность элементов уменьшается
- основные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются
- кислотные свойства оксидов и гидроксидов убывают
- Число электронов на внешнем уровне не меняется

3. К основным оксидам относятся оксиды металлов со степенью окисления +1 и +2

4. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов и оксиды металлов со степенью окисления +5, +6, +7

5. К амфотерным оксидам относятся Al2O3, BeO, ZnO, Cr2O3

Давайте порассуждаем вместе

1. Как изменяется радиус атома в ряду Be – Mg – Ca ?

1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) сначала уменьшается, потом увеличивается
Ответ: все элементы находятся в одной группе, сверху вниз, значит радиус атома увеличивается

2. Как изменяются металлические свойства в ряду Li – Be – B?

1) не изменяются
2) сначала усиливаются, потом уменьшаются
3) ослабевают
4) усиливаются
Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит металлические свойства ослабевают

3. Как изменяется электроотрицательность в ряду F – O – N?

1) сначала усиливается, потом ослабевает
2) уменьшается
3) не изменяется
4) усиливается
Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит электроотрицательность уменьшается.

4. Как изменяются неметаллические свойства в ряду As – P – N?

1) уменьшаются
2) не изменяются
3) сначала усиливаются, потом уменьшаются
4) усиливаются
Ответ: все элементы находятся в одной группе снизу вверх, значит неметаллические свойства усиливаются

5. Как изменяется число валентных электронов в ряду Li – Na – K?

1) не изменяется
2) увеличивается
3) уменьшается
4) сначала уменьшается, затем увеличивается
Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит число валентных электронов не изменяется

6. Как изменяются окислительные свойства в ряду O – S – Se?

1) увеличиваются
2) сначала уменьшаются, затем увеличиваются
3) не изменяются
4) уменьшаются
Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит окислительные свойства уменьшаются

7. Как изменяются восстановительные свойства в ряду Si – Al – Mg?

1) сначала уменьшаются, затем усиливаются
2) увеличиваются
3) не изменяются
4) уменьшаются
Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит восстановительные свойства усиливаются

8. Как изменяются свойства оксидов в ряду MgO -> Al2O3 –> SiO2

1) от основных к кислотным
2) от кислотных к основным
3) от кислотных к амфотерным
4) от основных к амфотерным
Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит свойства оксидов изменяются от основных к кислотным
Задания повышенной сложности
1. В главных подгруппах периодической системы с увеличением заряда ядра атомов химических элементов происходит:
1) усиление неметаллических свойств
2) усиление металлических свойств
3) высшая валентность элементов остается постоянной
4) изменяется валентность в водородных соединениях
5) уменьшается радиус атомов
Ответ: 2, 3
2. В главных подгруппах периодической системы восстановительная способность атомов увеличивается по мере
1) уменьшения радиуса атома
2) увеличения числа электронных слоев в атомах
3) уменьшения заряда ядра атомов
4) увеличения числа валентных электронов
5) увеличения порядкового номера элемента
Ответ: 2, 5
3. В ряду химических элементов Be, Mg, Ca, Sr
1) усиливается способность атомов отдавать электроны
2) уменьшается заряд ядра атомов
3) усиливается восстановительная способность
4) уменьшаются металлические свойства
5) усиливается способность атомов принимать электроны
Ответ: 1, 3
4. В ряду химических элементов I, Br, Cl, F восстановительная способность атомов уменьшается, потому что
1) увеличивается радиус атома
2) увеличивается заряд ядра атомов
3) увеличивается число электронных слоев в атомах
4) уменьшается число электронных слоев в атомах
5) уменьшается способность атомов отдавать электроны
Ответ: 4, 5
5. В ряду химических элементов As, P, N
1) увеличивается радиус атома
2) увеличивается электроотрицательность
3) усиливаются кислотные свойства их высших оксидов
4) возрастает значение высшей степени окисления
5) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое атомов
Ответ: 2, 3
6. В ряду химических элементов P, N, O
1) уменьшается число электронов во внешнем электронном слое
2) увеличивается электроотрицательность
3) возрастает значение высшей валентности
4) ослабевают неметаллические свойства
5) усиливается способность атомов принимать электроны
Ответ: 2, 5
7. В ряду гидроксидов NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3
1) увеличивается термическая стойкость
2) ослабевают основные свойства
3) увеличивается способность к электролитической диссоциации
4) ослабевают окислительные свойства
5) уменьшается растворимость в воде
Ответ: 2,5

Источник

Подробно про оксиды, их классификацию и способы получения можно прочитать здесь.

1. Взаимодействие с водой. С водой способны реагировать только основные оксиды, которым соответствуют растворимые гидроксиды (щелочи). Щелочи образуют щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий и цезий) и щелочно-земельные (кальций, стронций, барий). Оксиды остальных металлов с водой химически не реагируют. Оксид магния реагирует с водой при кипячении.

CaO + H2O → Ca(OH)2

CuO + H2O ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)2 — нерастворимый гидроксид)

2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. При взаимодействии основным оксидов с кислотами образуется соль этой кислоты и вода. При взаимодействии основного оксида и кислотного образуется соль:

основный оксид + кислота = соль + вода

основный оксид + кислотный оксид = соль

При взаимодействии основных оксидов с кислотами и их оксидами работает правило:

Хотя бы одному из реагентов должен соответствовать сильный гидроксид (щелочь или сильная кислота).

Иными словами, основные оксиды, которым соответствуют щелочи, реагируют со всеми кислотными оксидами и их кислотами. Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые гидроксиды, реагируют только с сильными кислотами и их оксидами (N2O5, NO2, SO3 и т.д.).

Основные оксиды, которым соответствуют щелочи	Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания
Реагируют со всеми кислотами и их оксидами	Реагируют только с сильными кислотами и их оксидами
Na2O + SO2 → Na2SO3	CuO + N2O5 → Cu(NO3)2

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами.

При взаимодействии основных оксидов с амфотерными образуются соли:

основный оксид + амфотерный оксид = соль

С амфотерными оксидами при сплавлении взаимодействуют только основные оксиды, которым соответствуют щелочи. При этом образуется соль. Металл в соли берется из более основного оксида, кислотный остаток — из более кислотного. В данном случае амфотерный оксид образует кислотный остаток.

K2O + Al2O3 → 2KAlO2

CuO + Al2O3 ≠ (реакция не идет, т.к. Cu(OH)2 — нерастворимый гидроксид)

(чтобы определить кислотный остаток, к формуле амфотерного или кислотного оксида добавляем молекулу воды: Al2O3 + H2O = H2Al2O4 и делим получившиеся индексы пополам, если степень окисления элемента нечетная: HAlO2. Получается алюминат-ион AlO2—. Заряд иона легко определить по числу присоединенных атомов водорода — если атом водорода 1, то заряд аниона будет -1, если 2 водорода, то -2 и т.д.).

Амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются, поэтому реагировать с основными оксидами фактически не могут.

4. Взаимодействие оксидов металлов с восстановителями.

При оценке окислительно-восстановительной активности металлов и их ионов можно использовать электрохимический ряд напряжений металлов:

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

Восстановительные свойства (способность отдавать электроны) у простых веществ-металлов здесь увеличиваются справа налево, окислительные свойства ионов металлов — увеличиваются наоборот, слева направо. При этом некоторые ионы металлов в промежуточных степенях окисления могут проявлять также восстановительные свойства (например ион Fe2+ можно окислить до иона Fe3+).

Более подробно про окислительно-восстановительные реакции можно прочитать здесь.

Таким образом, ионы некоторых металлов — окислители (чем правее в ряду напряжений, тем сильнее). При взаимодействии с восстановителями металлы переходят в степень окисления 0.

4.1. 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

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

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 = CaC2 + CO

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

Fe2O3 + CO = Al2O3 + CO2

CuO + CO = Cu + CO2

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

4.2. 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 + H2 = Cu + H2O

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

4.3. 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.

Например, оксид цинка взаимодействует с алюминием:

3ZnO + 2Al = Al2O3 + 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.

Например: алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al2O3 + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

2Fe2O3 + 4Al → 4Fe + 2Al2O3

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

4.4. Восстановление аммиаком.

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

Например, аммиак восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H2O + N2

5. Взаимодействие оксидов металлов с окислителями.

Под действием окислителей некоторые основные оксиды (в которых металлы могут повышать степень окисления, например Fe2+, Cr2+, Mn2+ и др.) могут выступать в качестве восстановителей.

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

4FeO + O2 = 2Fe2O3

Источник

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых — кислород со степенью окисления -2. При этом кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. В школьном курсе оксиды традиционно делят на солеобразующие и несолеобразующие. Некоторые оксиды относят к солеобразным (двойным).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, обладающие характерными основными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степень окисления +1 и +2.

Кислотные оксиды — это оксиды, характеризующиеся кислотными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов.

Амфотерные оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: 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, N2O и SiO.

Классификация оксидов

От каких факторов зависят свойства оксидов и гидроксидов металлов

Тренировочные тесты по теме Классификация оксидов.

Получение оксидов

Общие способы получения оксидов:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

1.1. Окисление металлов: большинство металлов окисляются кислородом до оксидов с устойчивыми степенями окисления.

Например, алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Не взаимодействуют с кислородом золото, платина, палладий.

Натрий при окислении кислородом воздуха образует преимущественно пероксид Na2O2,

2Na + O2 → 2Na2O2

Калий, цезий, рубидий образуют преимущественно пероксиды состава MeO2:

K + O2 → KO2

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

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

4Cr + 3O2 → 2Cr2O3

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

3Fe + 2O2 → Fe3O4

1.2. Окисление простых веществ-неметаллов.

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.

Например, фосфор окисляется избытком кислорода до оксида фосфора (V), а под действием недостатка кислорода до оксида фосфора (III):

4P + 5O2(изб.) → 2P2O5

4P + 3O2(нед.) → 2P2O3

Но есть некоторые исключения.

Например, сера сгорает только до оксида серы (IV):

S + O2 → SO2

Оксид серы (VI) можно получить только окислением оксида серы (IV) в жестких условиях в присутствии катализатора:

2SO2 + O2 = 2SO3

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

N2 + O2 = 2NO

Не окисляется кислородом фтор F2 (сам фтор окисляет кислород). Не взаимодействуют с кислородом прочие галогены (хлор Cl2, бром и др.), инертные газы (гелий He, неон, аргон, криптон).

2. Окисление сложных веществ (бинарных соединений): сульфидов, гидридов, фосфидов и т.д.

При окислении кислородом сложных веществ, состоящих, как правило, из двух элементов, образуется смесь оксидов этих элементов в устойчивых степенях окисления.

Например, при сжигании пирита FeS2 образуются оксид железа (III) и оксид серы (IV):

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Сероводород горит с образованием оксида серы (IV) при избытке кислорода и с образованием серы при недостатке кислорода:

2H2S + 3O2(изб.) → 2H2O + 2SO2

2H2S + O2(нед.) → 2H2O + 2S

А вот аммиак горит с образованием простого вещества N2, т.к. азот реагирует с кислородом только в жестких условиях:

4NH3 + 3O2 →2N2 + 6H2O

А вот в присутствии катализатора аммиак окисляется кислородом до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

3. Разложение гидроксидов. Оксиды можно получить также из гидроксидов — кислот или оснований. Некоторые гидроксиды неустойчивы, и самопроизвольную распадаются на оксид и воду; для разложения некоторых других (как правило, нерастворимых в воде) гидроксидов необходимо их нагревать (прокаливать).

гидроксид → оксид + вода

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

H2CO3 → H2O + CO2

H2SO3 → H2O + SO2

NH4OH → NH3 + H2O

2AgOH → Ag2O + H2O

2CuOH → Cu2O + H2O

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

H2SiO3 → H2O + SiO2

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

4. Еще один способ получения оксидов — разложение сложных соединений — солей.

Например, нерастворимые карбонаты и карбонат лития при нагревании разлагаются на оксиды:

Li2CO3 → CO2 + Li2O

CaCO3 → CaO + CO2

Соли, образованные сильными кислотами-окислителями (нитраты, сульфаты, перхлораты и др.), при нагревании, как правило, разлагаются с с изменением степени окисления:

2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2

Более подробно про разложение нитратов можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Химические свойства оксидов

Значительная часть химических свойств оксидов описывается схемой взаимосвязи основных классов неорганических веществ.

Химические свойства основных оксидов

Подробно про химические свойства оксидов можно прочитать в соответствующих статьях:

Химические свойства основных оксидов.

Химические свойства кислотных оксидов.

Химические свойства амфотерных оксидов.

Источник

Тема: Оксиды и гидроксиды металлов

Обучающая цель: обобщить и систематизировать материал о важнейших оксидах и гидроксидах металлов.

Развивающая цель:развитие внимания, мышления, логики, умения анализировать и делать выводы.

Воспитательная цель: воспитывать интерес к химии.

Принципы обучения: научность, связь теории с практикой, доступность, индивидуальный подход к учащемуся, активизация учебного процесса.

Методыопрос, рассказ, беседа.

Тип урока: Изучение нового материала

Средства обучения: доска, таблицы.

Ход урока

І. Организация работы группы (оглашение темы, цели, плана работы на уроке, заполнение журнала).

ІІ. Проверка домашнего задания.

Опрос по предыдущей теме.

ІІІ. Актуализация опорных знаний.

Тест

Вариант II

1. Металлический элемент:

a) S; б) Ва; в) Al.

1. Переходный элемент:

a) Zn; б) Р; в) Na.

2. Металл, способный вытеснить водород:

из воды:

а) Сu; б) Li; в) Рb.

из раствора кислоты:

а) Са; б) Ag; в) Hg.

3. Из раствора соли сульфата меди (II)

медь могут вытеснить:

медь не вытесняют:

a) Zn; б) Са; в) Fe; г) Na; д) Ag.

4. Растворится ли образец смеси металлов

Al, Мn, Сu в растворе:

a) HCl; б) КОН.

Fe, Ag, Zn в растворе:

a) H2SO4; б) КОН.

Составить уравнения реакций.

Ответы на вопросы теста

Вариант II

1) «б»;

2) «б»;

3) «а», «в»;

4) а) в НСl;

1) «а»;

2) «а»;

3) «б», «г», «д»;

4) a)

ІV. Изучение нового материала.

1. Оксиды, образованные металлами, особенности их свойств в зависимости от С.О. элемента и радиуса иона; изменение свойств оксидов элементов в периодах и в группах, главных подгруппах.

2. Гидроксиды, образованные оксидами металлов; изменение характера гидроксида в зависимости от С.О. элемента и радиуса его иона.

3. Характер оксидов и гидроксидов, образованных металлами побочных подгрупп. ПСХЭ длиннопериодная и укороченная.

Все металлы образуют солеобразующие оксиды. Однако одни оксиды проявляют свойства основных оксидов, а другие проявляют кислотно-основные, то есть амфотерные свойства. От чего это зависит? Следует знать следующее — металл, проявляющий С.О. +1, +2 образует оксиды основного характера, т. к. это типичные металлы, которые расположены в I и II группах, главных подгруппах.

Пример: 1 группа, главная подгруппа представлена элементами Li, Na, К, Rb, Cs, Fe. К концу группы главной подгруппы у элементов возрастает атомный радиус. При отдаче электрона с внешнего уровня образуются катионы. С.О. у всех элементов к концу группы не изменяется, а вот характер оксидов — основной, будет усиливаться,

Усиливается основной характер

Возрастает радиус нового элемента

Если рассмотреть изменение свойств оксидов элементов по периоду на примере элементов III периода, то следует отметить, что в атомах этих элементов количество энергетических уровней одинаково, однако изменяется С.О. К концу периода она возрастает, что вызывает уменьшение радиуса иона. Вследствие чего характер оксида изменяется от основного через амфотерный к кислотному.

С.О. возрастает

Радиус иона уменьшается, характер оксида изменяется от основного к амфотерному

Оксидам металлов соответствуют гидроксиды. Если С.О. металлов +1, +2, +3, +4, то они образуют оксиды: и гидроксиды:

Характер гидроксида зависит также от С.О. элемента и радиуса иона. Чем больше С.О., тем меньше радиус иона, характер гидроксида в большей степени кислотно-основной, то есть проявляет амфотерность:

в периодах:

Пример: III период.

Гидроксиды:

Ослабление свойства основания, усиление кислотного свойства

Возрастает С.О.: уменьшается радиус иона; щелочь, основание, амфотерное основание.

в группах, главных подгруппах:

Пример: I группа, главная подгруппа.

С.О. не изменяется

Возрастает радиус иона, усиливаются свойства гидроксидов как оснований

Переходные элементы, расположенные в малых периодах — это Ве (II период), Аl (IIIпериод), образуют оксиды BeO, Аl2O3 и гидроксиды Ве(ОН)2 и Аl(ОН)3 — проявляющие амфотерные кислотно-основные свойства. Что это означает?

Эксперимент

Al(OH)3: а) получение, б) кислотно-основные свойства.

Основные свойства: взаимодействие с кислотами, оксидами и гидроксидами.

Кислотные свойства: взаимодействие с щелочами и оксидов, и гидроксидов.

и если раствор щелочи, то образуется комплекс

Итак, с увеличением С.О. металла происходит уменьшение радиуса иона металла, свойства оксидов и гидроксидов металлов изменяются от основного к кислотно-основному, а далее проявляют кислотный характер.

У элементов побочных подгрупп изменение С.О. можно рассмотреть на примере одного металла.

Пример: металл хром может проявлять С.О. +2, +3, +6.

— основной оксид, гидроксид Сr(ОН)2 — основание;

— амфотерный оксид, гидроксид Сr(ОН)3 — амфотерное основание;

— кислотный оксид, гидроксид Н2СrO4, Н2Сr2O7 — кислота.

Нам известно, что С.О. максимальная определяется по номеру группы. Элемент хром расположен в VI группе, побочной подгруппе. Элемент сера также расположен в VI группе, только главной подгруппе. В высшей степени окисления они образуют кислотные оксиды которым соответствуют кислоты Н2СrO4 и H2SO4. Знание такого сходства многих элементов позволило Д. И. Менделееву построить укороченную таблицу химических элементов, где в отличие от длиннопериодной кроме групп появились подгруппы главная и побочная. Все элементы одной группы проявляют максимальную валентность, С.О. соответственно равна номеру группы.