Какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды алюминия и цинка
1. Что такое классификация?
Классификация — это система группировки объектов наблюдения (например, химических элементов) или явлений (например, химических реакций) по наличию общих признаков.
В случае химических элементов, общими признаками могут являться:
— валентность
— способность вступать в химические реакции с теми или иными веществами
— способность образовывать основные, амфотерные или кислотные оксиды
и проч.
2. На основании каких признаков вещество можно отнести к металлам?
1. Твердое вещество (за исключением ртути).
2. Обладает металлическим блеском (за исключением йода).
3. Хорошая электро- и теплопроводность.
4. Ковкость.
3. Вспомните, какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды элементов цинка и алюминия. Напишите уравнения соответствующих химических реакций.
Напомню, этот вопрос рассматривался в § 43. Амфотерные оксиды и гидроксиды.
Оксиды и гидроксиды цинка и алюминия обладают амфотерными свойствами. Они могут вступать в реакции как с кислотами, кислотными оксидами, так и с основаниями, основными оксидами.
Химические реакции, подтверждающие амфотерность оксида цинка:
ZnO + SO3 = ZnSO4
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
ZnO + Na2O (сплавление) = Na2ZnO2
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
Химические реакции, подтверждающие амфотерность гидроксида цинка:
Zn(OH)2 + SO3 = ZnSO4 + H2O
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + Na2O (сплавление) = Na2ZnO2 + H2O
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Химические реакции, подтверждающие амфотерность оксида алюминия:
Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + Na2O (сплавление) = 2NaAlO2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Химические реакции, подтверждающие амфотерность гидроксида алюминия:
2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
2Al(OH)3 + Na2O (сплавление) = 2NaAlO2 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
4. Приведите примеры, подтверждающие, что химические элементы можно распределить по отдельным группам.
Пример 1: щелочные металлы.
Твердые вещества, обладают металлическим блеском, ковкостью, тепло- и электропроводны.
Химически активны, одновалентны. Бурно реагируют с водой с образованием щелочи и водорода:
2M + H2O = 2MOH + H2↑
например
2Na + H2O = 2NaOH + H2↑
С кислородом образуют основные оксиды вида M2O, которые при взаимодействии с водой образуют щелочи (основания) MOH.
4M + O2 = 2M2O
например
4K + O2 = 2K2O
M2O + H2O = 2MOH
например
K2O + H2O = 2KOH
Пример 2: галогены.
Агрегатное состояние: от газообразного (фтор, хлор) и жидкого (бром) до твердого (йод, астат). За исключением йода и астата не обладают металлическим блезком.
С водородом образуют кислоты (хотя, строго говоря, кислотами будут лишь их водные растворы):
Hal + H2 = 2HHal
например
Cl2 + H2 = 2HCl
С металлами образуют соли. Например:
2Na + Cl2 = 2NaCl
5. Химический элемент галлий Ga сходен с элементом алюминием Al, а селен Se — с серой S. Напишите формулы оксидов, гидроксидов и солей, в состав которых входят эти элементы. Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства соответствующих соединений.
Примеры соединений:
Ga2O3, Ga(OH)3, Ga2(SO4)3, Na2[Ga(OH)4], Na2GaO2
SeO2, SeO3, H2SeO3, H2SeO4, Na2SeO3, Na2SeO4
Уравнения реакций для соединений галлия
Ga2O3 + 3SO3 = Ga2(SO4)3
Ga2O3 + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2O
Ga2O3 + Na2O (сплавление) = 2NaGaO2
Ga2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Ga(OH)4]
2Ga(OH)3 + 3SO3 = Ga2(SO4)3 + 3H2O
Ga(OH)3 + 3HCl = GaCl3 + 3H2O
2Ga(OH)3 + Na2O (сплавление) = 2NaGaO2 + 3H2O
Ga(OH)3 + NaOH = Na[Ga(OH)4]
GaCl3 + 3AgNO3 = Ga(NO3)3 + 3AgCl↓
Na[Ga(OH)4] + 4HCl = NaCl + GaCl3 + 4H2O
NaGaO2 + 4HCl = NaCl + GaCl3 + 4H2O
Уравнения реакций для соединений селена
SeO2 + H2O = H2SeO3 — селенистая кислота
SeO3 + H2O = H2SeO4 — селеновая кислота
H2SeO3 + 2NaOH = 2H2O + Na2SeO3 — селенит натрия
H2SeO4 + 2KOH = 2H2O + K2SeO4 — селенат калия
K2SeO4 + BaCl2 = BaSeO4↓ + 2KCl
6. В некоторых ядерных реакторах жидкий натрий используют в качестве теплоносителя — вещества, переносящего тепло, вырабатываемое реактором. В чем опасность для окружающей среды такого использования натрия? Для ответа на этот вопрос воспользуйтесь Интернетом или дополнительной литературой.
Натрий — химический активный металл, при О.У. (обычные условия — атмосферное давление, 20° C) реагирующий с водой и кислородом воздуха:
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + H2O = 2NaOH + H2↑
Na2O + H2O = 2NaOH
Жидкий, расплавленный натрий, будет вступать в реакцию в разы интенсивнее, т.е. будет иметь место возгорание (а с учетом выделяющегося водорода — это будет больше похоже на фонтан огня). Потушить такое возгорание будет весьма непросто (вода, пенные огнетушители в таком случае неприемлемы — подумайте почему). Кроме того, образующаяся в результате реакции щелочь (гидроксид натрия) весьма едкая.
Тестовые задания
1. К металлическим свойствам не относят
1) твердость
2) ковкость
3) металлический блеск
4) газообразное состояние при нормальных условиях
Ответ: 4
2. Только щелочные металлы указаны в ряду
1) Li, Ba, Na, K
2) Li, Na, K, Rb
3) K, Ca, Ba, Rb
4) Li, Na, Sr, Ca
Ответ: 2
3. Установите соответствие между общей формулой высших оксидов и молекулярной формулой вещества.
| 1) R2O | А. SO3 |
| 2) RO | Б. K2O |
| 3) RO2 | В. CaO |
| 4) RO3 | Г. SiO2 |
Ответы: 1 — Б, 2 — В, 3 — Г, 4 — А
Определение
Амфотерность (от др.-греч. амфотеро — «двойственный», «обоюдный») — способность некоторых соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и основные свойства.
Понятие амфотерность как характеристика двойственного поведения вещества было введено в 1814 г. Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром.
А. Ганч в рамках общей химической теории кислотно-основных взаимодействий (1917-1927 г.г.) предложил следующее определение:
Определение
Амфотерность — способность некоторых соединений проявлять как кислотные, так и основные свойства в зависимости от условий и природы реагентов, участвующих в кислотно-основном взаимодействии, особенно в зависимости от свойств растворителя.
Амфотерными называют соединения, которые в зависимости от условий могут быть как донорами катионов водорода и проявлять кислотные свойства, так и их акцепторами, то есть проявлять основные свойства.
Запомнить! Амфотерными свойствами обладают оксиды и гидроксиды
элементов главных подгрупп — бериллий, алюминий, галлий, мышьяк, сурьма, селен и др.,
элементов побочных подгрупп — хром, цинк, медь (II), железо (III), молибден, вольфрам и др.
Обычно в химическом поведении гидроксидов преобладает или кислотный, или основный характер. Амфотерными свойствами обладают также некоторые органические соединения. Например, аминокислоты $(NH_2)R-COOH$, содержат в своей структуре одновременно карбоксильную группу -СООН, обуславливающую кислотные свойства, то есть являющуюся донором протона водорода, и амино-группу $NH_2$, обеспечивающую основные свойства, то есть являющуюся акцептором протонов водорода за счет неподеленной электронной пары азота.
Получение амфотерных гидроксидов
Общим способом получения амфотерных гидроксидов является осаждение разбавленной щёлочью из растворов солей соответствующего амфотерного элемента, например:
$ZnSO_4 + 2NaOH longrightarrow Zn(OH)_2 downarrow+ Na_2SO_4$
В ряде случаев при осаждении образуется не гидроксид, а гидрат оксида соответствующего элемента (например, гидраты оксидов железа(III), хрома(III), олова(II) и др.). Химические свойства таких гидратов по большей части аналогичны свойствам соответствующих гидроксидов.
Общие химические свойства амфотерных гидроксидов
Все амфотерные гидроксиды являются твёрдыми веществами. Нерастворимы в воде, в основном являются слабыми электролитами.
1. При нагревании разлагаются с образованием соответствующего амфотерного оксида, например:
$2Fe(OH)_3 xrightarrow{150-200^0 C} Fe_2O_3 + 3H_2O$
2. При взаимодействии с кислотами образуют растворимые соли, содержащие амфотерный катион, например:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2HCl longrightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$
3. При взаимодействии со щёлочью образуют растворимые соли с амфотерным элементом в анионе, например:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2NaOH rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$
При сплавлении со щелочами образуют средние соли с амфотерным элементом в ионе кислотного остатка:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2NaOH xrightarrow[]{t, ^circ C} Na_2ZnO_2 + 2H_2O$
Химические свойства амфотерных гидроксидов
Амфотерность может проявляться как способность вещества к взаимодействию как с кислотами, так и с основаниями.
Это характерно для оксидов, гидроксидов и комплексных соединений некоторых p-элементов и большинства d-элементов в промежуточных степенях окисления. Амфотерность в той или иной степени является общим свойством гидроксидов. Например, для соединений хрома (III) характерны следующие реакции:
$Cr(OH)_3$ (тв) + $3HCl$ (р-р) $ longrightarrow CrCl_3$ (р-р) + $3H_2O$
$Cr(OH)_3$ (тв) + NaOH (р-р) + $2H_2O longrightarrow Na[Cr(OH)_4(H_2O)_2]$ (р-р)
$Cr_2O_3$ (тв) + 6HCl (р-р) $ longrightarrow 2CrCl_3$ (р-р) + $3H_2O$
$Cr_2O_3$ (тв) + $Na_2CO_3$ (плавл)$ longrightarrow 2NaCrO_2 + CO_2$ (газ)
Традиционные представления о проявлении амфотерности гидроксидов как диссоциации по кислотному и основному типам не являются достаточно точными. В общем виде амфотерное поведение нерастворимых гидроксидов хрома (III), алюминия, цинка может быть описано как реакции ионного обмена гидратированных комплексов с ионами гидроксония и гидроксил-анионами $H_3O^+$ и $OH^–$. Например, для $Al(OH_3)$ ионные равновесия могут быть записаны следующим образом:
$[Al(OH)_3(H_2O)_3] + 3H_3O^+ leftrightarrow [Al(H_2O)_6]^{3+} + 3H_2O$ (в кислой среде)
$[Al(OH)_3(H_2O)_3] + 3OH^- leftrightarrow [Al(OH)_6]^{3-}$ (в щелочной среде)
В ряде случаев важным косвенным признаком амфотерности является способность элемента образовывать два ряда солей, катионного и анионного типа. Например, для цинка:
$ZnCl_2$ и $[Zn(H_2O)_4]SO_4$ (катионные))
$Na_2ZnO_2$ и $Na_2]Zn(OH)_4]$ (анионные).
Конспект 12. Амфотерные соединения
Амфотерность (двойственность свойств) гидроксидов и оксидов многих элементов проявляется в образовании ими двух типов солей.
Эти соединения, образованные бериллием, цинком, хромом, мышьяком, алюминием, германием, свинцом, марганцем, железом, оловом.
Примеры амфотерных оксидов
Амфотерные оксиды | |
Формула | Названия |
| Оксид берия (II) |
| Оксид цинка |
| Оксид алюминия |
| Оксид хрома III) |
| Оксид мышьяка (III) |
| Оксид германия (II) |
| Оксид свинца (IV) |
| Оксид марганца (IV) |
| Оксид железа (III) |
| Оксид олова (II) |
Химические свойства амфотерных оксидов цинка и алюминия
Рассмотрим амфотерные свойства оксидов цинка и алюминия. На примере их взаимодействия с основными и кислотными оксидами, с кислотой и щелочью.
1. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:
(цинкат натрия). Оксид цинка ведет себя как кислотный.
2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.
(фосфат цинка)
Аналогично оксиду цинка ведет себя и оксид алюминия:
3. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:
(метаалюминат натрия). Оксид алюминия ведет себя как кислотный.
4. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.
(фосфат алюминия)
Рассмотренные реакции происходят при нагревании, при сплавлении. Если взять растворы веществ, то реакции пойдут несколько иначе.
Химические свойства амфотерных оксидов цинка и алюминия в растворах
![ZnO + 2NaOH + H_2O {right} 2Na_2[Zn(OH)_4]](https://vneshkoly.com.ua/plugins/content/MathPublisher/mathpublisher/img/math_977.5_4951bc7aca4d6273556619d1f9ab5451.png "ZnO + 2NaOH + H_2O {right} 2Na_2[Zn(OH)_4]")
(тетрагидроксоцинкат натрия)![Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O {right} Na[Al(OH)_4]](https://vneshkoly.com.ua/plugins/content/MathPublisher/mathpublisher/img/math_977.5_bc321690e176847ed36eb634f3805905.png "Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O {right} Na[Al(OH)_4]")
(тетрагидроксоалюминат натрия)
В результате этих реакций получаются соли, которые относятся к комплексным.
Оксид алюминия.
Оксид алюминия чрезвычайно распространенное на Земле вещество. Он составляет основу глины, бокситов, корунда и других минералов.
В результате взаимодействия этих веществ с серной кислотой, получается сульфат цинка или сульфат алюминия.
Химические свойства амфотерных гидроксидов цинка и алюминия
Реакции гидроксидов цинка и алюминия с оксидом натрия происходят при сплавлении, потому что эти гидроксиды твердые и не входят в состав растворов.
Гидроксид алюминия.
соль называется цинкат натрия.
соль называется метаалюминат натрия.
Реакции амфотерных оснований со щелочами характеризует их кислотные свойства. Данные реакции можно проводить как при сплавлении твердых веществ, так и в растворах. Но при этом получатся разные вещества, т.е. продукты реакции зависят от условий проведения реакции: в расплаве или в растворе.
тетрагидроксоалюминат натрия
гексагидроксоалюминат натрия.
Получается тетрагидроксоалюминат натрия или гексагидроксоалюминат натрия зависит от того, сколько щелочи мы взяли. В последней реакции щелочи взято много и образуется гексагидроксоалюминат натрия.
Химические свойства амфотерных цинка и алюминия
Элементы, которые образуют амфотерные соединения, могут сами проявлять амфотерные свойства.
Разложение амфотерных оснований при нагревании
Напомним о том, что амфотерные гидроксиды являются нерастворимыми основаниями. И при нагревании разлагаются , образуя оксид и воду.
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.
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 щелочи | Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания |
| Реагируют со всеми кислотами и их оксидами | Реагируют только с сильными кислотами и их оксидами |
| Na2O + SO2 → Na2SO3 | CuO + 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:
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
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
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
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
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
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
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.
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.