Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов с водой

Правило	Комментарий
Основный оксид + H2O → Щелочь	Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также малорастворимый Ca(OH)2: Li2O + H2O → 2LiOH Na2O + H2O → 2NaOH K2O + H2O → 2KOH   CaO + H2O → Ca(OH)2 SrO + H2O → Sr(OH)2 BaO + H2O → Ba(OH)2   MgO + H2O → Реакция не идет, ак как Mg(OH)2 нерастворим* FeO + H2O → Реакция не идет, так как Fe(OH)2 нерастворим CrO + H2O → Реакция не идет, так как Cr(OH)2 нерастворим CuO + H2O → Реакция не идет, так как Cu(OH)2 нерастворим
Амфотерный оксид	Амфотерные оксиды, также как и амфотерные гидроксиды, с водой не взаимодействуют
Кислотный оксид + H2O → Кислота	Все реакции идут за исключением SiO2 (кварц, песок): SO3 + H2O → H2SO4 P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 N2O3 + H2O → HNO2 N2O5 + H2O → 2HNO3 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 Cl2O + H2O → 2HClO ClO2 + H2O → HClO2 + HClO3 Cl2O7 + H2O → HClO4   I2O5 + H2O → 2HIO3   Mn2O7 + H2O → 2HMnO4 CrO3 + H2O → H2CrO4 2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 и т.д.   SiO2 + H2O → реакция не идет

* Источник: [2] "Я сдам ЕГЭ. Курс самоподготовки", стр. 143.

 

Взаимодействие оксидов друг с другом

1. Оксиды одного типа друг с другом не взаимодействуют:

Na2O + CaO → реакция не идет
CO2 + SO3 → реакция не идет

 

2.  Как правило, оксиды разных типов взаимодействуют друг с другом (исключения: CO2, SO2, о них подробнее ниже):

Na2O + SO3 → Na2SO4 (анион кислоты H2SO4)
MgO + CO2 → MgCO3 (анион кислоты H2CO3)
MgO + SO3 → MgSO4 (анион кислоты H2SO4)
3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2 (анион кислоты H3PO4)
CaO + CrO3 → CaCrO4 (анион кислоты H2CrO4)

 

ZnO + SO3 → ZnSO4 (анион кислоты H2SO4)
Al2O3 + SO3 → Al2(SO4)3 (анион кислоты H2SO4)
3ZnO + P2O5 → Zn3(PO4)2 (t, анион кислоты H3PO4)
ZnO + SiO2 → ZnSiO3 (t, анион кислоты H2SiO3)

 

Na2O + ZnO → Na2ZnO2 (условно, анион кислоты H2ZnO2)
MgO + ZnO → MgZnO2 (условно, анион кислоты H2ZnO2)
CaO + ZnO → CaZnO2 (условно, анион кислоты H2ZnO2)

CaO + Al2O3 → Ca(AlO2)2 (условно, анион кислоты HAlO2)
CaO + Fe2O3 → Ca(FeO2)2 (условно, анион кислоты HFeO2)
CaO + Cr2O3 → Ca(CrO2)2 (условно, анион кислоты HCrO2).

 

Взаимодействие оксидов с кислотами

1. Как правило, основные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:

Na2O + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
Cu2O + 2HCl → 2CuCl + H2O

 

Na2O + 2HF → 2NaF + H2O
Na2O + H2S → K2S + H2O
K2O + 2HNO2 → 2KNO2 + H2O

 

Исключением является очень слабая нерастворимая (мета)кремниевая кислота H2SiO3. Она реагирует только с щелочами и оксидами щелочных и щелочноземельных металлов.  
CuO + H2SiO3 → реакция не идет.

 

2. Кислотные оксиды не вступают в реакции с кислотами без изменения степени окисления (кроме одной), но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:

Без изменения степени окисления:

SiO2 + 4HF(нед.) → SiF4 + 2H2O.

 

Окислительно-восстановительные реакции:

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
SO3 + H2S → SO2­ + H2O

 

С кислотами-окислителями (только если оксид можно окислить):
SO2 + HNO3 + H2O → H2SO4 + NO.

 

Взаимодействие оксидов с основаниями

1. Основные оксиды с щелочами и нерастворимыми основаниями НЕ взаимодействуют.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием солей:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 +H2O
N2O3 + 2KOH → 2KNO2 + H2O
N2O5 + 2KOH → 2KNO3 + H2O
SO3 + 2NaOH → K2SO4 + H2O
Cl2O + 2KOH → 2KClO + H2O
Cl2O7 + 2NaOH → 2NaClO4 + H2O

 

N2O5 + Ba(OH)2 → Na(NO3)2 + H2O
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O

 

Mn2O7 + 2KOH → 2KMnO4 + H2O
CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O

ZnO + Ca(OH)2 → CaZnO2 + H2O
Al2O3 + Ba(OH)2 → Ba(AlO2)2 + H2O

 

Если оксид соответствует многоосновной кислоте, то возможно образование кислых солей. Продукты зависят от соотношения исходных компонентов. Например:

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH → NaHCO3 (если CO2 в избытке)

 

P2O5 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 3H2O

P2O5 + 2Ca(OH)2 → 2CaHPO4 + H2O

P2O5 + Ca(OH)2 +H2O → Ca(H2PO4)2

 

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами (т.е. только с растворимыми основаниями) с образованием солей или комплексных соединений:

а) Реакции с растворами щелочей:

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)
BeO + 2NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия)
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)

 

Fe2O3 и Cr2O3 с растворами щелочей не взаимодействуют.

 

б) Сплавление с твердыми щелочами:

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (цинкат натрия)
(мысленно можно представить кислоту H2ZnO2)

BeO + 2NaOH → Na2BeO2 + H2O (бериллат натрия)
(мысленно можно представить кислоту H2BeO2)

 

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (алюминат натрия)
(мысленно можно представить кислоту HAlO2)

Fe2O3 + 2KOH → 2KFeO2 + H2O (феррит калия)
(мысленно можно представить кислоту HFeO2)

Cr2O3 + 2NaOH  →  2NaCrO2 + H2O (хромит натрия)
(мысленно можно представить кислоту HCrO2)

 

Взаимодействие оксидов с солями

1. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами все реакции протекают при сплавлении:

SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2­
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
P2O5 + 3CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 3CO2­

 

Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2
Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2
ZnO + 2KHCO3 → K2ZnO2 + 2CO2 + H2O

 

SiO2 + K2SO3 → K2SiO3 + SO2­
SiO2 + MgSO3  → MgSiO3 + SO2
ZnO + Na2SO3 → Na2ZnO2 + SO2­

 

Если оба оксида являются газообразными, то выделяется тот, который соответствует более слабой кислоте:
K2CO3 + SO2 → K2SO3 + CO2­ (H2CO3 слабее и менее устойчива, чем H2SO3)

 

2. Растворенный в воде CO2 растворяет нерастворимые в воде карбонаты (с образованием растворимых в воде гидрокарбонатов):
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
CO2 + H2O + MgCO3 → Mg(HCO3)2

В тестовых заданиях такие реакции могут быть записаны как:
MgCO3 + CO2 (р-р), т.е. используется раствор с углекислым газом и, следовательно, в реакцию необходимо добавить воду.

Это один из способов получения кислых солей.

 

Восстановление слабых металлов и металлов средней активности из их оксидов возможно с помощью водорода, углерода, угарного газа или более активного металла (все реакции проводятся при нагревании):

1. Реакции с CO, C и H2:

CuO + C →  Cu + CO­
CuO + CO →  Cu + CO2
CuO + H2 →  Cu + H2O­                     

 

ZnO + C →  Zn + CO­
ZnO + CO →  Zn + CO2
ZnO + H2 →  Zn + H2O­

 

PbO + C →  Pb + CO
PbO + CО →  Pb + CO2­
PbO + H2 →  Pb + H2O

 

FeO + C →  Fe + CO
FeO + CО →  Fe + CO2­
FeO + H2 →  Fe + H2O

 

Fe2O3 + 3C →  2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CО →  2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 →  2Fe + 3H2O­

 

WO3 + 3H2 → W + 3H2O

 

Оксиды активных металлов (натрия, калия, кальция, алюминия) с водородом не взаимодействуют.

 

2. Восстановление активных металлов (до Al включительно) приводит к образованию карбидов, а не свободного металла:

CaO + 3C → CaC2 + 3CO
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO

 

3. Восстановление более активным металлом:

3FeO + 2Al →  3Fe + Al2O3
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3.

 

Некоторые оксиды неметаллов также возможно восстановить до свободного неметалла:

2P2O5 + 5C → 4P + 5CO2
SO2 + C → S + CO2
2NO + C → N2 + CO2
2N2O + C → 2N2 + CO2
SiO2 + 2C → Si + 2CO

 

Восстановление водородом (при нагревании):

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
N2O + H2 → N2 + H2O
SiO2 + 2H2 → Si + 2H2O
SO2 + 2H2 → S + 2H2O

 

В случае углерода восстановления до простого вещества не происходит:
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)

 

Особенности свойств оксидов CO2 и SO2

1. Не реагируют с амфотерными гидроксидами:

CO2 + Al(OH)3 → реакция не идет
SO2 + Al(OH)3 → реакция не идет

 

2. Реагируют с углеродом и водородом:

CO2 + C → 2CO­
SO2 + C → S + CO2­

 

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (p, t, Ni)
SO2 + 2H2 → S + 2H2O

 

3. С сильными восстановителями SO2 проявляет свойства окислителя:

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
SO2 + 4HI → S + 2I2 + 2H2O
SO2 + 2C → S + CO2
SO2 + 2CO → S + 2CO2 (Al2O3, 500°C)

 

4. Сильные окислители окисляют SO2:

SO2 + Cl2 <=> SO2Cl2
SO2 + Br2 <=> SO2Br2
SO2 + NO2 →  SO3 + NO
SO2 + H2O2 →  H2SO4

 

5SO2 + 2KMnO4 +2H2O →  2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
SO2 + 2KMnO4 + 4KOH →  2K2MnO4 +K2SO4 + 2H2O

 

SO2 + HNO3 + H2O → H2SO4 + NO

 

6. Оксид углерода (IV) CO2 проявляет менее выраженные окислительные свойства, реагируя только с активными металлами, например:

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (t)
CO2 + 4Na → 2Na2O + C (t)
CO2 + Zn → ZnO + CO.

 

Особенности свойств оксидов азота (N2O5, NO2, NO, N2O)

1. Все оксиды азота - сильные окислители.

 

На ЕГЭ в основном проверяются знания химических свойств только 2 оксидов азота: NO и NO2.

Совсем необязательно помнить какие продукты образуются в подобных реакциях, так как в С части такие реакции не встречаются. Нужно лишь знать основные восстановители (такие как C, CO, H2, HI и йодиды, H2S и сульфиды, металлы и т.д.) и знать, что оксиды азота их с большой вероятностью окислят.

 

2NO2 + 4CO  → N2 + 4CO2
2NO2 + 2S → N2 + 2SO2
2NO2 + 4Cu → N2 + 4CuO
NO2 + SO2  →  NO + SO3

 

N2O5 + 5Cu → N2 + 5CuO
2N2O5 + 2KI → I2 + 2NO2 + 2KNO3
N2O5 + H2S → 2NO2 + S + H2O

 

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
2NO + C → N2 + CO2
2NO + Cu → N2 + 2Cu2O
2NO + Zn → N2 + ZnO

2NO + 2H2S → N2 + 2S + 2H2O
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O

 

N2O + H2 → N2 + H2O
2N2O + C → 2N2 + CO2
N2O + Mg → N2 + MgO

 

Оксид азота (IV) - сильный окислитель. В нём воспламеняется калий, а при нагревании - порошки цинка, магния и других активных металлов. Сера, фосфор и уголь, подожжённые на воздухе, продолжают гореть и в атмосфере NO2 (В.В, Еремин, стр. 81).

 

2. Могут окисляться сильными окислителями (кроме N2O5, так как степень окисления уже максимальная):
2NO + 3KClO + 2KOH →  2KNO3 + 3KCl + H2O
8NO + 3HClO4 + 4H2O →  8HNO3 + 3HCl
14NO + 6HBrO4 + 4H2O →  14HNO3 + 3Br2
NO + KMnO4 + H2SO4 →  HNO3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
5N2O + 2KMnO4 + 3H2SO4 →  10NO + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

 

3. Несолеобразующие оксиды N2O и NO не реагируют ни с водой, ни с щелочами, ни с обычными кислотами (кислотами-неокислителями).

 

Химические свойства CO как сильного восстановителя

1. Реагирует с некоторыми неметаллами:

2CO + O2 → 2CO2
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)
CO + Cl2 <=> COCl2 (фосген)

 

2. Реагирует с некоторыми сложными соединениями:

CO + KOH → HCOOK
CO + Na2O2 → Na2CO3

 

3. Реагирует с магнием

CO + Mg → MgO + C (t)

4. Восстанавливает некоторые металлы (средней и малой активности) и неметаллы из их оксидов:

CO + CuO → Cu + CO2
3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2
3CO + Cr2O3 → 2Cr + 3CO2

 

2CO + SO2 → S + 2CO2­ (Al2O3, 500°C)
5CO + I2O5 → I2 + 5CO2­
4CO + 2NO2 → N2 + 4CO2

 

5. С обычными кислотами и водой CO (также как и другие несолеобразующие оксиды) не реагирует.

 

Химические свойства SiO2

1. Взаимодействует с активными металлами:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si
SiO2 + 2Ca → 2CaO + Si
SiO2 + 2Ba → 2BaO + Si
SiO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Si

 

2. Взаимодействует с углеродом и водородом при высоких температурах:

SiO2 + 2C → Si + 2CO (возможно образование SiC)
SiO2 + CO → реакция не идет ("Курс самоподготовки", А.А. Каверина)

SiO2 + 2H2 → Si + 2H2O.

 

3. Реакции с растворами или расплавами щелочей, с оксидами и карбонатами активных металлов:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 +H2O
SiO2 + CaO → CaSiO3
SiO2 + BaO → BaSiO3
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2.

SiO2 + Cu(OH)2 → реакция не идет (из оснований оксид кремния реагирует только с щелочами).

 

4. Из кислот SiO2 взаимодействует только с плавиковой кислотой при обычных условиях:

SiO2 + 6HF(р-р) → H2[SiF6] + 2H2O

 

5. Взаимодействует с фтороводородом и фтором:

SiO2 + 4HF(газ) → SiF4 + 2H2O.
SiO2 + 2F2 → SiF4 + O2

 

Свойства оксида P2O5 как сильного водоотнимающего средства

HCOOH + P2O5 → CO + H3PO4
2HNO3 + P2O5 → N2O5 + 2HPO3
2HClO4 + P2O5 → Cl2O7 + 2HPO3.

 

Термическое разложение некоторых оксидов

В вариантах экзамена такое свойство оксидов не встречается, но рассмотрим его для полноты картины:
Основные:
4CuO → 2Cu2O + O2 (t)
2HgO → 2Hg + O2 (t)
2Ag2O → 4Ag + O2 (t)

 

Кислотные:
2SO3 → 2SO2 + O2 (t)
2N2O → 2N2 + O2 (t)
2N2O5 → 4NO2 + O2 (t)

 

Амфотерные:
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2 (t)
6Fe2O3 → 4Fe3O4 + O2 (t).

 

Особенности оксидов NO2, ClO2 и Fe3O4

1. Диспропорционирование: оксидам NO2 и ClO2 соответствуют две кислоты, поэтому при взаимодействии с щелочами или карбонатами щелочных металлов образуются две соли: нитрат и нитрит соответствующего металла в случае NO2 и хлорат и хлорит в случае ClO2:

2N⁺⁴O2 + 2NaOH → NaN⁺³O2 + NaN⁺⁵O3 + H2O

4NO2 + 2Ba(OH)2 → Ba(NO2)2 + Ba(NO3)2 + 2H2O

2NO2 + Na2CO3 →  NaNO3 + NaNO2 + CO2

 

В аналогичных реакциях с кислородом образуются только соединения с N⁺⁵, так как он окисляет нитрит до нитрата:

4NO2 + O2 + 4NaOH → 4NaNO3 + 2H2O

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 (растворение в избытке кислорода)

 

2Cl⁺⁴O2 + H2O → HCl⁺³O2 + HCl⁺⁵O3
2ClO2 + 2NaOH → NaClO₂ + NaClO3 + H2O 

 

2. Оксид железа (II,III) Fe3O4 (FeO·Fe2O3) содержит железо в двух степенях окисления: +2 и +3, поэтому в реакциях с кислотами образуются две соли:

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O.

 

Некоторые примеры задания №7 из вариантов:

1. Д.Ю. Добротин, 2025, 30 вариантов, вариант 23 (3451).

Установите соответствие между названием оксида и реагентами, с каждым из которых этот оксид может взаимодействовать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

 

НАЗВАНИЕ ОКСИДА	РЕАГЕНТЫ
А) оксид кремния (IV)	1) Al, HNO3, CO
Б) оксид азота (IV)	2) FeO, CO2, H2O
В) оксид бария	3) C, KOH, CaCO3
Г) оксид железа (II)	4) NaOH, H2O, CaO
	5) H2O, SO3, H3PO4

 

2. Ю.Н.Медведев, 2025, 30 вариантов, вариант 1 (5132).

Установите соответствие между веществом и реагентами, с каждыи из которых это вещество может взаимодействовать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

 

ВЕЩЕСТВО	РЕАГЕНТЫ
O2	HCl, KOH, HNO3
Fe(OH)3	H2O, SO2, Zn
C	Al, CO2, ZnO
NO2	AgNO3, K2O, Na2CO3
	S, CO, N2