Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Физические и химические свойства оксидов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Оксиды – класс неорганических соединений, представляют собой соединения химического элемента с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления «-2».

Исключение дифторид кислорода (OF2), поскольку электроотрицательность фтора выше, чем у кислорода и фтор всегда проявляет степень окисления «-1».

Оксиды, в зависимости от проявляемых ими химических свойств подразделяют на два класса – солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие оксиды имеют внутреннюю классификацию. Среди них выделяют кислотные, основные и амфотерные оксиды.

Химические свойства несолеобразующих оксидов

Несолеобразующие оксиды не проявляют ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств, не образуют соли. К несолеобразующим оксидам относятся оксиды азота (I) и (II) (N2O, NO), оксид углерода (II) (CO), оксид кремния (II) SiO и др.

Несмотря на то, что несолеобразующие оксиды не способны к образованию солей при взаимодействии оксида углерода (II) с гидроксидом натрия образуется органическая соль – формиат натрия (соль муравьиной кислоты):

CO + NaOH = HCOONa.

При взаимодействии несолеобразующих оксидов с кислородом получают высшие оксиды элементов:

2CO + O2 = 2CO2;

2NO + O2 = 2NO2.

Химические свойства солеобразующих оксидов

Среди солеобразующих оксидов различают основные, кислотные и амфотерные оксиды, первые из которых при взаимодействии с водой образуют основания (гидроксиды), вторые – кислоты, а третьи – проявляют свойства как кислотных, так и основных оксидов.

Основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований:

CaO + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑;

Li2O + H2O = 2LiOH.

При взаимодействии основных оксидов с кислотными или амфотерными оксидами получаются соли:

CaO + SiO2 = CaSiO3;

CaO + Mn2O7 = Ca(MnO4)2;

CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2.

Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием солей и воды:

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O;

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

При взаимодействии основных оксидов, образованных металлами, стоящими в ряду активности после алюминия, с водородом, происходит восстановление металлов, входящих в оксида:

CuO + H2 = Cu + H2O.

Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот:

P2O5 + H2O = HPO3 (метафосфорная кислота);

HPO3 + H2O = H3PO4 (ортофосфорная кислота);

SO3 + H2O = H2SO4.

Некоторые кислотные оксиды, например, оксид кремния (IV) (SiO2), не вступают в реакцию взаимодействия с водой, поэтому, соответствующие этим оксидам кислоты получают косвенным путем.

При взаимодействии кислотных оксидов с основными или амфотерными оксидами получаются соли:

P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2;

CO2 + CaO = CaCO3;

P2O5 +Al2O3 = 2AlPO4.

Кислотные оксиды реагируют с основаниями с образованием солей и воды:

P2O5 + 6NaOH = 3Na3PO4 + 3H2O;

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.

Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотными и основными оксидами (см. выше), а также с кислотами и основаниями:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;

Al2O3 + NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4];

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O;

ZnO + 2KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]4

ZnO + 2KOH = K2ZnO2.

Физические свойства оксидов

Большинство оксидов – твердые вещества при комнатной температуре (CuO – порошок черного цвета, CaO – белое кристаллическое вещество, Cr2O3 – порошок зеленого цвета и т.д.). Некоторые оксиды представляют собой жидкости (вода – оксид водорода – бесцветная жидкость, Cl2O7 – бесцветная жидкость) или газы (CO2 – газ без цвета, NO2 – газ бурого цвета). Строение оксидов также различно, чаще всего молекулярное или ионное.

Получение оксидов

Практически все оксиды можно получить по реакции взаимодействия конкретного элемента с кислородом, например:

2Cu + O2 = 2CuO.

К образованию оксидов также приводит термическое разложение солей, оснований и кислот:

CaCO3 = CaO + CO2↑;

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O;

4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O.

Среди других способов получения оксидов выделяют обжиг бинарных соединений, например, сульфидов, окисление высших оксидов до низших, восстановление низших оксидов до высших, взаимодействие металлов с водой при высокой температуре и др.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание При электролизе 40 моль воды выделилось 620 г кислорода. Определите выход кислорода.
Решение Выход продукта реакции определяется по формуле:

η = mpr / mtheor × 100%.

Практическая масса кислорода – масса, указанная в условии задачи – 620 г. Теоретическая масса продукта реакции – масса, рассчитанная по уравнению реакции. Запишем уравнение реакции разложения воды под действием электрического тока:

2H2O = 2H2 + O2.

Согласно уравнению реакции n(H2O):n(O2) = 2:1, следовательно n(O2) = 1/2×n(H2O) = 20 моль. Тогда, теоретическая масса кислорода будет равна:

mtheor2) = n(O2) × M(O2) = 20 × 32 = 640 г.

Выход кислорода:

η (О2) = 620 / 640 × 100% = 96,9 %.

Ответ Выход кислорода – 96,9 %.
ПРИМЕР 2
Задание Определите простейшую формулу соединения, содержащего 68,4% хрома и 31,6% кислорода.
Решение Обозначим количество атомов хрома и кислорода, входящих в состав оксида индексами x и y. Тогда, формула оксида – CrxOy. Составим соотношение:

x:y = ω(Cr)/Ar(Cr) : ω(O)/Ar(O);

x:y = 68,4/52 : 31,6/16;

x:y = 1,3 : 2.

Разделим на наименьшее значение – 1,3, получим, что х = 1, а у = 2. Следовательно формула оксида CrO2.

Ответ Формула оксида – CrO2