Химические свойства оксидов
Взаимодействие оксидов с водой
| Правило | Комментарий |
|---|---|
|
Оснóвный оксид + H2O -> Основание |
Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также Ca(OH)2:
CaO + H2O -> Ca(OH)2 (видео)
MgO + H2O -> Реакция не идет, так как Mg(OH)2 нерастворим |
| Амфотерный оксид + H2O -> реакция не идет | Амфотерные оксиды, также как и амфотерные гидроксиды, с водой не взаимодействуют |
| Кислотный оксид + H2O -> Кислота |
Все реакции идут за исключением SiO2 (кварц, песок): SiO2 + H2O -> реакция не идет |
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:
Na2O + SO3 -> Na2SO4
CaO + CO2 -> CaCO3
CaO + SiO2 -> CaSiO3
Na2O + ZnO -> Na2ZnO2
Взаимодействие оксидов с кислотами
1. Оснóвные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:
Na2O + HNO3 -> NaNO3 + H2O
ZnO + 2HCl -> ZnCl2 + H2O
Al2O3 + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2O
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, но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:
SO2 + 2H2S -> 3S + 2H2O
SO3 + H2S -> SO2 + H2O.
Взаимодействие оксидов с основаниями
1. Оснóвные оксиды с щелочами и нерастворимыми основаниями НЕ взаимодействуют.
2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием солей:
SiO2 + 2NaOH -> Na2SiO3 +H2O
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH -> NaHCO3 (если CO2 в избытке, образуется кислая соль)
Рассмотрим подобнее реакцию:
SO3 + 2NaOH -> Na2SO4 + H2O
Чтобы правильно написать эту реакцию, нужно вспомнить кислоту, которая соответствует оксиду SO3. Этой кислотой является H2SO4 (так как степени оксиления серы в оксиде SO3 и кислоте H2SO4 совпадают). Далее берем кислотный остаток серной кислоты (SO42–) и соединяем его с металлом, получаем Na2SO4. Также выделяется вода, так как ионы водорода также присутствуют в реакции.
3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами (т.е. только с растворимыми основаниями) с образованием средних или комплексных солей:
а) Реакциях с растворами щелочей:
ZnO + 2NaOH + H2O -> Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)
б) Сплавление с твердыми щелочами:
ZnO + 2NaOH -> Na2ZnO2 + H2O (цинкат натрия)
(условно можно представить кислоту H2ZnO2)
Al2O3 + 2NaOH -> 2NaAlO2 + H2O (алюминат натрия)
(условно можно представить кислоту HAlO2)
Взаимодействие оксидов с солями
1. Кислотные (только SiO2, P2O5) и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами (все реакции протекают при нагревании):
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
Fe2O3 + Na2CO3 -> 2NaFeO2 + CO2
CaO + NaNO3 -> реакция не идет, так как более летучий оксид не образуется.
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
FeO + C -> Fe + CO
FeO + CО -> Fe + CO2
FeO + H2 -> Fe + H2O
Fe2O3 + 3C -> 2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CО -> 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O
2. Восстановление оксидов слабых металлов более активным металлом:
3FeO + 2Al -> 3Fe + Al2O3
Cr2O3 + 2Al -> 2Cr + Al2O3.