"Химия", Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А.
Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород. Они встречаются в природе и участвуют в реакциях, с которыми связаны кислоты, основания и соли. По свойствам оксиды делят на основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Чтобы определить тип вещества, нужно не только посмотреть на формулу, но и знать, как оно взаимодействует с водой, кислотами и основаниями.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Оксид — сложное вещество, состоящее из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления −2. Например, в CaO два элемента: кальций и кислород. Это определение помогает отобрать вещества, относящиеся к классу оксидов, а не просто содержащие кислород.
Основный оксид — оксид, которому соответствует основание. Так, оксиду кальция CaO соответствует гидроксид кальция Ca(OH)₂, а оксиду натрия Na₂O — NaOH. Связь с основанием помогает предсказать характерные реакции такого оксида и подобрать продукты.
Кислотный оксид — оксид, которому соответствует кислота. Например, SO₃ соответствует серной кислоте H₂SO₄, а CO₂ — угольной кислоте H₂CO₃. Это соответствие позволяет предположить, что кислотный оксид будет взаимодействовать с основаниями с образованием соли.
Амфотерный оксид проявляет свойства и основного, и кислотного оксидов. Например, Al₂O₃ реагирует как с кислотами, так и со щелочами. Понятие нужно, чтобы не относить такие вещества только к основным или только к кислотным оксидам.
Чтобы распознать оксид по формуле, сначала посчитай, сколько в веществе разных химических элементов. В оксиде их ровно два, причём один — кислород; например, SO₂ и Fe₂O₃ подходят под этот признак. В Na₂SO₄ элементов уже три, поэтому это не оксид, хотя кислород в составе есть. Проверка числа элементов не позволяет путать оксиды с солями, основаниями и другими кислородсодержащими веществами.
Оксиды делят на основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие по их химическим свойствам, а не только по внешнему виду формулы. Основные обычно связаны с основаниями, кислотные — с кислотами, а амфотерные могут вести себя обоими способами. Несолеобразующие оксиды, например CO и NO, не дают солей в характерных реакциях этих классов. Такое деление удобно, потому что по классу можно предсказать, с какими веществами оксид будет взаимодействовать.
Некоторые основные оксиды реагируют с водой, потому что при этом образуется соответствующее основание. Например, из оксида кальция получается гидроксид кальция: CaO + H₂O → Ca(OH)₂. Оксиды активных металлов, такие как Na₂O, тоже вступают в такую реакцию, но для натрия уравнение нужно уравнять: Na₂O + H₂O → 2NaOH. Не каждый основной оксид реагирует с водой: например, CuO непосредственно с ней не взаимодействует.
Некоторые кислотные оксиды при соединении с водой образуют соответствующие кислоты: SO₃ + H₂O → H₂SO₄, а CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃. Обратная стрелка для угольной кислоты показывает, что в растворе процесс обратим. Однако способность образовать кислоту по этому пути есть не у всех оксидов: SiO₂ с водой непосредственно не реагирует. Поэтому кислотные свойства проверяют не только по реакции с водой.
Основные оксиды обычно реагируют с кислотами, а кислотные — с основаниями; часто в результате возникают соль и вода. Например, CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O, а CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O. Амфотерный оксид способен реагировать и с кислотой, и со щёлочью, подтверждая двойственный характер. Основный и кислотный оксиды также могут соединиться с образованием соли, например CaO + CO₂ → CaCO₃.
| Тип оксида | Примеры | Соответствующее соединение | Характерные взаимодействия | Пример уравнения реакции |
|---|---|---|---|---|
| Основные оксиды | Na₂O, CaO, CuO | Основание | С водой (для некоторых); с кислотами | CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O |
| Кислотные оксиды | CO₂, SO₃, P₂O₅ | Кислота | С водой (для некоторых); с основаниями и основными оксидами | CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O |
| Амфотерные оксиды | Al₂O₃, ZnO | Проявляют свойства оснований и кислот | С кислотами и щелочами | Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O |
| Несолеобразующие оксиды | CO, NO | Кислота или основание не соответствуют | Не образуют соли в характерных реакциях оксидов | CO — с кислотами и основаниями обычным способом не реагирует |
Пользуйся таблицей в два этапа: сначала проверь, что формула относится к оксиду, затем сопоставь свойства вещества с типом. Примеры уравнений показывают характер взаимодействия, но не означают, что каждый представитель класса реагирует одинаково. Для конкретной реакции отдельно проверяй продукты и коэффициенты.
Задача 1. Распределите вещества Na₂O, SO₃, Al₂O₃ и CO по типам оксидов. Во всех формулах есть два элемента, включая кислород, значит, это оксиды. Чтобы определить их тип, нужно учесть свойства вещества и соответствующие ему соединения, а не считать все оксиды металлов основными.
Ответ: Na₂O — основный, SO₃ — кислотный, Al₂O₃ — амфотерный, CO — несолеобразующий оксид.
Задача 2. Составьте уравнения возможных реакций CaO с водой, CO₂ с водой и CuO с соляной кислотой. Сначала определим тип каждого оксида: CaO — основный, CO₂ — кислотный, CuO — основный. Затем подберём продукты по характеру реакции и проверим, какие из веществ способны реагировать при указанных условиях.
Ответ: CaO + H₂O → Ca(OH)₂; CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃; CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. Во всех уравнениях число атомов каждого элемента слева и справа одинаково.
Задача 3. Предложите способ получить сульфат натрия из оксидов. Слово «из оксидов» подсказывает подобрать пару из основного и кислотного оксидов: натрий образует основный Na₂O, а сере соответствует кислотный SO₃. При их взаимодействии ожидаем соль — сульфат натрия Na₂SO₄.
Ответ: Na₂O + SO₃ → Na₂SO₄. Формулу продукта нельзя составлять только по названию реагентов: её нужно проверить по зарядам частиц или известному составу соли.
Ошибка — считать оксидом любое вещество, в формуле которого есть кислород. Так думают, потому что кислород часто входит в состав разных классов соединений. Проверь число элементов: в оксиде их должно быть ровно два, например в CaO, но не в CaCO₃.
Ошибка — называть основным любой оксид металла. Это правило кажется удобным, но некоторые оксиды металлов амфотерны, например Al₂O₃ и ZnO. Проверь себя по реакциям: если оксид взаимодействует и с кислотой, и со щёлочью, он амфотерный.
Ошибка — полагать, что каждый кислотный оксид обязательно реагирует с водой. Многие знакомые кислотные оксиды образуют кислоты при растворении, поэтому возникает такое обобщение. Проверь конкретный пример: SiO₂ непосредственно с водой не реагирует, хотя относится к кислотным оксидам.
Ошибка — записывать формулу продукта или коэффициенты по аналогии, не проверяя их. Даже верно выбранный тип реакции не гарантирует, что формулы веществ составлены правильно. Сверь заряды и состав продуктов, а затем посчитай атомы каждого элемента с обеих сторон уравнения.
Для работы с оксидами нужны знания о составе сложных веществ, валентности и степенях окисления. По ним составляют и проверяют формулы, например различают Na₂O и NaO. Эти умения нужны и при записи уравнений реакций.
Классификация оксидов связана с темами оснований, кислот и солей: тип оксида помогает предсказать его взаимодействия с этими веществами. Например, реакция основного оксида с кислотой может привести к образованию соли и воды. Поэтому изучение оксидов подготавливает к составлению уравнений для других классов неорганических веществ.
Представления о свойствах оксидов пригодятся при изучении генетических связей — превращений между разными классами веществ. Зная, какой оксид соответствует кислоте или основанию, можно проследить возможную цепочку превращений. При этом каждый шаг такой цепочки нужно подтверждать конкретным уравнением.
Как отличить оксид от другого соединения кислорода?
В оксиде обязательно два разных химических элемента, и один из них — кислород со степенью окисления −2. Если элементов больше двух, например в NaOH, это не оксид. Также кислородные соединения вроде пероксидов относят к другим классам веществ.
Почему Al₂O₃ называют амфотерным оксидом?
Оксид алюминия реагирует и с кислотами, и со щелочами. В этих реакциях он проявляет свойства основного и кислотного оксида соответственно. Поэтому его относят к амфотерным.
Все ли основные оксиды реагируют с водой?
Нет. С водой реагируют, например, оксиды активных металлов: Na₂O и CaO. Многие другие основные оксиды, например CuO, с водой непосредственно не взаимодействуют.
Почему не каждый кислотный оксид образует кислоту при реакции с водой?
Некоторые кислотные оксиды, например SiO₂, непосредственно с водой не реагируют. Их кислотные свойства проявляются в реакциях с основаниями или основными оксидами. Поэтому по одному названию класса нельзя заключать, что вещество обязательно растворяется в воде.
Как определить, какие оксиды могут реагировать друг с другом?
Обычно основный и кислотный оксиды взаимодействуют с образованием соли. Например, CaO и CO₂ дают CaCO₃. Однако возможность реакции и её условия нужно проверять для конкретных веществ.
§ 41. Оксиды, их классификация и свойства