Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды thumbnail

Понятие об
амфотерных оксидах и гидроксидах

Первоначальная классификация химических элементов на металлы и неметаллы является
неполной. Существуют химические элементы и соответствующие им вещества, которые
проявляют двойственную природу – амфотерные свойства. Могут
взаимодействовать как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и
основными оксидами, например,

а)

2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 +
3H2O

Al2O3 + 3H2SO4 =
Al2(SO4)3 + 3H2O

б)

2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 +
3H2O

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 +
H2O

Al(OH)3 ↔ H3AlO3 (ортоалюминиеваякислота) –H2O↔ HAlO2 (метаалюминиеваякислота), здесь AlO2 (I) – одновалентныйкислотныйостатокметаалюминат

Так,
гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов
и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидом и оксидом, образуя
соответствующую соль – сульфат алюминия Al2(SO4)3,
тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов
и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль –
метаалюминат натрия NaAlO2. Если указанные реакции протекают в
водном растворе:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Другой
пример,

а)

Zn(OH)2 + SO3 = ZnSO4 + H2O

ZnO + H2SO4 = H2O
+ ZnSO4

б)

Zn(OH)2 + Na2O = Na2ZnO2 +
H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O

Zn(OH)2↔H2ZnO2, 

здесь ZnO2(II) – двухвалентный кислотный остаток цинкат.

Оксиды и
гидроксиды, которые способны реагировать и с кислотами, и со щелочами, называют
амфотерными.

Химические
элементы, которым соответствуют амфотерные оксиды и гидроксиды, обладают
переходными химическими свойствами, не относящимися ни к металлам, ни к
неметаллам, их называют амфотерными.

Амфотерность (от греч. amphoteros
– и тот, и другой) – способность химических соединений проявлять и кислотные, и
основные свойства в зависимости от природы реагента, с которым амфотерное
вещество вступает в кислотно-основное взаимодействие. Амфотерные оксиды и
гидроксиды – оксиды и гидроксиды, проявляющие как основные, так и кислотные
свойства. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Амфотерным
оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например,

ВeО – Вe(ОН)2,

Сr2O3 – Сr(ОН)3.

Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде. Они являются слабыми
кислотами и слабыми основаниями.

Амфотерными оксидами и гидроксидами являются, как правило, оксиды и
гидроксиды металлов, в которых валентность металла III, IV иногда II.

Среди оксидов элементов главных подгрупп амфотерными являются: BeO, Al2O3,
SnO, SnO2, PbO, Sb2O3.

Амфотерными гидроксидами являются следующие гидроксиды элементов главных
подгрупп: Ве(ОН)2, Al(ОН)3, Рb(ОН)2 и
некоторые другие.

Оксиды и гидроксиды, в которых валентность металла III, IV, являются,
как правило, амфотерными: Сг2O3 и Cr(OH)3, Fe2O3
и Fe(OH)3. Однако последние элементы в декадах d–элементов
(например, Zn) образуют амфотерные оксиды и гидроксиды даже в низких степенях
окисления, например, ZnO и Zn(OH)2.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ГИДРОКСИДОВ

(нерастворимы в воде)

Амфотерный гидроксид

Кислотный остаток (А)

Оксид

Zn(OH)2

со щелочами проявляет кислотные
свойства:

H2ZnO2↔ZnO2 (II) кислотный остаток – цинкат

ZnO

Al(OH)3

со щелочами проявляет кислотные
свойства:

HAlO2↔AlO2 (I) кислотный остаток – метаалюминат

Al2O3

Be(OH)2

со щелочами проявляет кислотные
свойства:

H2BeO2↔BeO2 (II) кислотный остаток – бериллат

BeO

Cr(OH)3

со щелочами проявляет кислотные
свойства:

HCrO2↔CrO2 (I) кислотный остаток – хромат

Cr2O3

1.Реагируют с кислотами: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

2.Реагируют со щелочами: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Видео “Амфотерные свойства гидроксида алюминия”

Видео “Получение и химические свойства амфотерных
гидроксидов”

Тренажёр “Амфотерные свойства оксида алюминия”

Тренажёр – виртуальная лаборатория “Амфотерные свойства оксида алюминия”

Применение

Из всех амфотерных гидроксидов наибольшее применение находит гидроксид
алюминия:

·       
лекарственные препараты, приготовленные на
основе гидроксида алюминия, врач назначает при нарушении
кислотно-щелочного баланса в пищеварительном тракте;

·       
в качестве антипирена (средства для
подавления способности гореть) вещество вводят в состав пластмасс и красок;

·       
путём разложения гидроксида алюминия в
металлургии получают оксид алюминия (глинозём) — сырьё для получения
металлического алюминия.

Товары, в
производстве которых используется гидроксид алюминия: лекарственный препарат
«Алмагель» и металлургический глинозём

Гидроксид цинка в
промышленности служит сырьём для получения различных соединений этого металла,
в основном — солей.

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

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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.

Читайте также:  Какие полезные свойства у ягоды ирга

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

Сегодня мы начинаем
знакомство с важнейшими классами неорганических соединений. Неорганические
вещества по составу делятся, как вы уже знаете, на  простые и сложные.

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

ОКСИД

КИСЛОТА

ОСНОВАНИЕ

СОЛЬ

ЭхОу

НnA

А
– кислотный остаток

Ме(ОН)b

ОН
– гидроксильная группа

MenAb

Сложные неорганические
вещества подразделяют на четыре класса: оксиды, кислоты, основания, соли. Мы
начинаем с класса оксидов.

ОКСИДЫ

Оксиды
– это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых
кислород, с валентность равной 2. Лишь один химический элемент – фтор,
соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF2.
Называются они просто – “оксид + название элемента” (см. таблицу). Если
валентность химического элемента переменная, то указывается римской цифрой,
заключённой в круглые скобки, после названия химического элемента.

Формула

Название

Формула

Название

CO

оксид
углерода ( II )

Fe2O3

оксид
железа (III )

NO

оксид
азота ( II )

CrO3

оксид
хрома (VI )

Al2O3

оксид
алюминия

ZnO

оксид
цинка

N2O5

оксид
азота (V )

Mn2O7

оксид
марганца (VII )

Классификация
оксидов

Все
оксиды можно разделить на две группы: солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные)
и несолеобразующие или безразличные.

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Оксиды металлов МехОу

Оксиды
неметаллов

неМехОу

Основные

Кислотные

Амфотерные

Кислотные

Безразличные

I, II

Ме

V-VII

Me

ZnO,BeO,Al2O3,

Fe2O3, Cr2O3

>II

неМе

I, II

неМе

CO, NO, N2O

1). Основные оксиды – это оксиды, которым
соответствуют основания. К основным оксидам относятся оксиды металлов
1 и 2 групп, а также металлов побочных подгрупп с валентностью I и II
(кроме ZnO

оксид цинка и  BeO – оксид берилия):

Читайте также:  Лечит ли хна волосы и какие ее свойства

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

2). Кислотные оксиды – это оксиды, которым
соответствуют кислоты. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов (кроме
несолеобразующих – безразличных), а также оксиды металлов побочных подгрупп  с
валентностью от
V
до
VII (Например, CrO3-оксид
хрома (VI), Mn 2O7 – оксид марганца (VII)):

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

3). Амфотерные
оксиды
– это оксиды, которым соответствуют основания и кислоты. К ним
относятся оксиды металлов главных и побочных подгрупп с валентностью III, иногда IV,
а также цинк и бериллий (Например, BeO, ZnO, Al2O3, Cr2O3).

4). Несолеобразующие оксиды – это оксиды
безразличные к кислотам и основаниям. К ним относятся оксиды неметаллов с валентностью I и II
(Например,N2O, NO, CO).

Вывод:  характер свойств оксидов в первую очередь
зависит от валентности элемента.

Например,
оксиды хрома:

CrO
(
II
– основный);

Cr
2O3 (
III  – амфотерный);

CrO3
(
VII
– кислотный).

Классификация оксидов

(по растворимости в воде)

Кислотные оксиды

Основные оксиды

Амфотерные оксиды

Растворимы в воде.

Исключение –SiO2

 (не
растворим в воде)

В воде растворяются только оксиды щелочных и
щелочноземельных металлов

(это металлы 

I «А» и II «А» групп,

исключение Be ,Mg)

С водой не взаимодействуют.

В воде не растворимы

Выполните задания:

1. Выпишите отдельно химические формулы солеобразующих кислотных и основных оксидов.

NaOH, AlCl3, K2O, H2SO4, SO3, P2O5, HNO3, CaO, CO.

2. Даны вещества: CaO, NaOH, CO2, H2SO3, CaCl2, FeCl3, Zn(OH)2, N2O5, Al2O3, Ca(OH)2, N2O, FeO, SO3, Na2SO4, ZnO, CaCO3, Mn2O7, CuO, KOH, CO, Fe(OH)3

Выпишите оксиды и классифицируйте их.

Получение
оксидов
 

Тренажёр “Взаимодействие кислорода с простыми веществами”

1.
Горение веществ (Окисление кислородом)

а)
простых веществ

Тренажёр

“Взаимодействие
кислорода с простыми веществами”

2Mg
+O2=2MgO

б)
сложных веществ

2H2S+3O2=2H2O+2SO2

2.Разложение
сложных веществ

(используйте таблицу кислот, см. приложения)

а)
солей

СОЛЬt=
ОСНОВНЫЙ ОКСИД+КИСЛОТНЫЙ ОКСИД

СaCO3=CaO+CO2

б) Нерастворимых
оснований

Ме(ОН)bt= MexOy+ H2O

Cu (OH)2 t=CuO+H2O

в)
кислородсодержащих кислот

НnA = КИСЛОТНЫЙ
ОКСИД +
H2O

H2SO3=H2O+SO2

Физические
свойства оксидов

При комнатной температуре большинство оксидов –
твердые вещества (СаО, Fe2O3 и др.), некоторые – жидкости
(Н2О, Сl2О7 и др.) и газы (NO, SO2
и др.).

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Химические
свойства оксидов

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ 

1.
Основной оксид + Кислотный оксид =
Соль          (р. соединения)

CaO + SO2 = CaSO3

2.
Основной оксид + Кислота = Соль + Н2О              
(р. обмена)

3K2O + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O

3. Основной оксид + Вода = Щёлочь                           
(р. соединения)

Na2O + H2O = 2NaOH

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ 

1.
Кислотный оксид + Вода =
Кислота                 
    (р. соединения)

СO2 + H2O = H2CO3,      SiO2 – не реагирует

2.
Кислотный оксид + Основание = Соль + Н2О     
(р. обмена)

P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O

3.
Основной оксид + Кислотный оксид =
Соль          (р. соединения)

CaO + SO2 = CaSO3

4.
Менее летучие вытесняют более летучие из их солей

CaCO3 +
SiO2 =
CaSiO3 +CO2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ 

Взаимодействуют
как с кислотами, так и со щелочами.

ZnO + 2 HCl = ZnCl2 + H2O

ZnO + 2 NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
( в растворе)

ZnO + 2 NaOH = Na2ZnO2 + H2O
(при сплавлении)

Применение
оксидов

Некоторые
оксиды не растворяются в воде, но многие вступают с водой в реакции соединения:

SO3 + H2O
= H2SO4

CaO + H2O = Ca(OH)2

В
результате часто получаются очень нужные и полезные соединения. Например, H2SO4
– серная кислота, Са(ОН)2 – гашеная известь и т.д.

Если
оксиды нерастворимы в воде, то люди умело используют и это их свойство.
Например, оксид цинка ZnO – вещество белого цвета, поэтому используется для
приготовления белой масляной краски (цинковые белила). Поскольку ZnO
практически не растворим в воде, то цинковыми белилами можно красить любые
поверхности, в том числе и те, которые подвергаются воздействию атмосферных
осадков. Нерастворимость и неядовитость позволяют использовать этот оксид при
изготовлении косметических кремов, пудры. Фармацевты делают из него вяжущий и
подсушивающий порошок для наружного применения.

Такими
же ценными свойствами обладает оксид титана (IV) – TiO2. Он тоже
имеет красивый белый цвет и применяется для изготовления титановых белил. TiO2
не растворяется не только в воде, но и в кислотах, поэтому покрытия из этого
оксида особенно устойчивы. Этот оксид добавляют в пластмассу для придания ей
белого цвета. Он входит в состав эмалей для металлической и керамической
посуды.

Оксид
хрома (III) – Cr2O3 – очень прочные кристаллы
темно-зеленого цвета, не растворимые в воде. Cr2O3
используют как пигмент (краску) при изготовлении декоративного зеленого стекла
и керамики. Известная многим паста ГОИ (сокращение от наименования
“Государственный оптический институт”) применяется для шлифовки и полировки
оптики, металлических

изделий, в ювелирном
деле.

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Благодаря
нерастворимости и прочности оксида хрома (III) его используют и в
полиграфических красках (например, для окраски денежных купюр). Вообще, оксиды
многих металлов применяются в качестве пигментов для самых разнообразных
красок, хотя это – далеко не единственное их применение.

Задания для закрепления

1. Закончите УХР, укажите тип реакции, назовите
продукты реакции

Na2O + H2O
=

N2O5
+ H2O =

CaO + HNO3
=

NaOH + P2O5
=

K2O + CO2
=

Cu(OH)2 = ?
+ ?

2. Осуществите превращения по схеме:

1) K→K2O→KOH→K2SO4

2) S→SO2→H2SO3→Na2SO3

3) P→P2O5→H3PO4→K3PO4

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.

Читайте также:  Какими свойствами обладают деньги экономика 9 класс

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 щелочиОсновные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания
Реагируют со всеми кислотами и их оксидамиРеагируют только с сильными кислотами и их оксидами
Na2O + SO2 → Na2SO3CuO + 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:

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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

Вспомни какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

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