Какие оксиды реагируют с водой с образованием

Содержание

Классификация неорганических веществ
Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных
Тренировочные задания

Классификация неорганических веществ

Неорганическая химия — раздел химии, изучающий строение и химические свойства неорганических веществ.

Среди простых веществ выделяют металлы и неметаллы. Среди сложных: оксиды, основания, кислоты и соли. Классификация неорганических веществ построена следующим образом:

Большинство химических свойств мы изучим по мере продвижения по периодической таблице Д.И. Менделеева. В этой статье мне хотелось бы подчеркнуть ряд принципиальных деталей, которые помогут в дальнейшем при изучении химии.

Оксиды

Все оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие имеют соответствующие им основания и кислоты (в той же степени окисления (СО)!) и охотно вступают в реакции солеобразования. К ним относятся, например:

CuO — соответствует основанию Cu(OH)₂
Li₂O — соответствует основанию LiOH
FeO — соответствует основанию Fe(OH)₂ (сохраняем ту же СО = +2)
Fe₂O₃ — соответствует основанию Fe(OH)₃ (сохраняем ту же СО = +3)
P₂O₅ — соответствует кислоты H₃PO₄

Солеобразующие оксиды, в свою очередь, делятся на основные, амфотерные и кислотные.

Основным оксидам соответствуют основания в той же СО. В химических реакциях основные оксиды проявляют основные свойства, образуются исключительно металлами. Примеры: Li₂O, Na₂O, K₂O, Rb₂O CaO, FeO, CrO, MnO.

Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующего основания (реакцию идет, если основание растворимо) и с кислотными оксидами и кислотами с образованием солей. Между собой основные оксиды не взаимодействуют.

Li₂O + H₂O → LiOH (основный оксид + вода → основание)

Здесь не происходит окисления/восстановления, поэтому сохраняйте исходные степени окисления атомов.

Амфотерные (греч. ἀμφότεροι — двойственный)

Эти оксиды действительно имеют двойственный характер: они проявляют как кислотные, так и основные свойства. Примеры: BeO, ZnO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Cr₂O₃, MnO₂, PbO, PbO₂, Ga₂O₃.

С водой они не взаимодействуют, так как продукт реакции, основание, получается нерастворимым. Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и основными оксидами.

ZnO + KOH + H₂O → K₂[Zn(OH)₄] (амф. оксид + основание = комплексная соль)

ZnO + N₂O₅ → Zn(NO₃)₂ (амф. оксид + кисл. оксид = соль; СО азота сохраняется в ходе реакции)

Fe₂O₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O (амф. оксид + кислота = соль + вода; обратите внимание на то, что СО Fe = +3 не меняется в ходе реакции)

Проявляют в ходе химических реакций кислотные свойства. Образованы металлами и неметаллами, чаще всего в высокой СО. Примеры: SO₂, SO₃, P₂O₅, N₂O₃, NO₂, N₂O₅, SiO₂, MnO₃, Mn₂O₇.

Каждому кислотному оксиду соответствует своя кислота. Это особенно важно помнить при написании продуктов реакции: следует сохранять степени окисления. Некоторым кислотным оксидам соответствует сразу две кислоты.

SO₂ — H₂SO₃
SO₃ — H₂SO₄
P₂O₅ — H₃PO₄
N₂O₅ — HNO₃
NO₂ — HNO₂, HNO₃

Кислотные оксиды вступают в реакцию с основными и амфотерными, реагируют с основаниями. Реакции между кислотными оксидами не характерны.

SO₂ + Na₂O → Na₂SO₃ (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +4)

SO₃ + Li₂O → Li₂SO₄ (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +6)

P₂O₅ + NaOH → Na₃PO₄ + H₂O (кисл. оксид + основание = соль + вода)

При реакции с водой кислотный оксид превращается в соответствующую ему кислоту. Исключение SiO₂ — не реагирует с водой, так как продукт реакции — H₂SiO₃ является нерастворимой кислотой.

Несолеобразующие оксиды — оксиды неметаллов, которые не имеют соответствующих им гидроксидов и не вступают в реакции солеобразования. К таким оксидам относят:

CO
N₂O
NO
SiO
S₂O

Реакции несолеобразующих оксидов с основаниями, кислотами и солеобразующими оксидов редки и не приводят к образованию солей. Некоторые из несолеобразующих оксидов используют в качестве восстановителей:

FeO + CO → Fe + CO₂ (восстановление железа из его оксида)

Основания

Основания — химические соединения, обычно характеризуются диссоциацией в водном растворе с образованием гидроксид-анионов. Растворимые основания называются щелочами: NaOH, LiOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂.

Гидроксиды щелочных металлов (Ia группа) называются едкими: едкий натр — NaOH, едкое кали — KOH.

Основания классифицируются по количеству гидроксид-ионов в молекуле на одно-, двух- и трехкислотные.

Так же, как и оксиды, основания различаются по свойствам. Все основания хорошо реагируют с кислотами, даже нерастворимые основания способны растворяться в кислотах. Также нерастворимые основания при нагревании легко разлагаются на воду и соответствующий оксид.

NaOH + HCl → NaCl + H₂O (основание + кислота = соль + вода — реакция нейтрализации)

Mg(OH)₂ → (t) MgO + H₂O (при нагревании нерастворимые основания легко разлагаются)

Если в ходе реакции основания с солью выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода), то такая реакция идет. Нерастворимые основания с солями почти не реагируют.

Ba(OH)₂ + NH₄Cl → BaCl₂ + NH₃ + H₂O (в ходе реакции образуется нестойкое основание NH₄OH, которое распадается на NH₃ и H₂O)

KOH + BaCl₂ ↛ реакция не идет, так как в продуктах нет газа/осадка/слабого электролита (воды)

В растворах щелочей pH > 7, поэтому лакмус окрашивает их в синий цвет.

Амфотерные оксиды соответствуют амфотерным гидроксидам. Их свойства такие же двойственные: они реагирую как с кислотами — с образованием соли и воды, так и с основаниями — с образованием комплексных солей.

Al(OH)₃ + HCl → AlCl₃ + H₂O (амф. гидроксид + кислота = соль + вода)

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄] (амф. гидроксид + основание = комплексная соль)

При нагревании до высоких температур комплексные соли не образуются.

Al(OH)₃ + KOH → (t) KAlO₂ + H₂O (амф. гидроксид + основание = (прокаливание) соль + вода — при высоких температурах вода испаряется, и комплексная соль образоваться не может)

Кислоты

Кислота — химическое соединение обычно кислого вкуса, содержащее водород, способный замещаться металлом при образовании соли. По классификации кислоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которое способна отдать молекула кислоты, реагируя с основанием. Определять основность кислоты по числу атомов водорода в ней — часто верный способ, но не всегда: например, борная кислота H₃BO₃ является слабой одноосновной кислотой, фосфористая кислота H₃PO₃ — двухосновной кислотой.

Кислоты отлично реагируют с основными оксидами, основаниями, растворяя даже те, которые выпали в осадок (реакция нейтрализации). Также кислоты способны вступать в реакцию с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода (то есть способны вытеснить его из кислоты).

H₃PO₄ + LiOH → Li₃PO₄ + H₂O (кислота + основание = соль + вода — реакция нейтрализации)

Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (реакция идет, так как цинк стоил в ряду активности левее водорода и способен вытеснить его из кислоты)

Cu + HCl ↛ (реакция не идет, так как медь расположена в ряду активности правее водорода, менее активна и не способна вытеснить его из кислоты)

Существуют нестойкие кислоты, которые в водном растворе разлагаются на кислотный оксид (газ) и воду — угольная и сернистая кислоты:

H₂CO₃ → H₂O + CO₂↑
H₂SO₃ → H₂O + SO₂↑

Записать эти кислоты в растворе в виде «H₂CO₃ или H₂SO₃» — будет считаться ошибкой. Пишите угольную и сернистую кислоты в разложившемся виде — виде газа и воды.

Все кислоты подразделяются на сильные и слабые. Напомню, что мы составили подробную таблицу сильных и слабых кислот (и оснований!) в теме гидролиз. В реакции из сильной кислоты (соляной) можно получить более слабую, например, сероводородную или угольную кислоту.

Однако невозможно (и противоречит законам логики) получить из более слабой кислоты сильную, например из уксусной — серную кислоту. Природу не обманешь 🙂

K₂S + HCl → H₂S + KCl (из сильной — соляной кислоты — получили более слабую — сероводородную)

K₂SO₄ + CH₃COOH ↛ (реакция не идет, так как из слабой кислоты нельзя получить сильную: из уксусной — серную)

Подчеркну важную деталь: гидроксиды это не только привычные нам NaOH, Ca(OH)₂ и т.д., некоторые кислоты также считаются кислотными гидроксидами, например серная кислота — H₂SO₄. С полным правом ее можно записать как кислотный гидроксид: SO₂(OH)₂

В завершении подтемы кислот предлагаю вам вспомнить названия основных кислот и их кислотных остатков.

Соль — ионное соединение, образующееся вместе с водой при нейтрализации кислоты основанием (не единственный способ). Водород кислоты замещается металлом или ионом аммония (NH₄). Наиболее известной солью является поваренная соль — NaCl.

По классификации соли бывают:

Средние — продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: KNO₃, NaCl, BaSO₄, Li₃PO₄
Кислые — продукт неполного замещения атомов водорода: LiHSO₄, NaH₂PO₄ и Na₂HPO₄ (гидросульфат лития, дигидрофосфат и гидрофосфат натрия)
Основные — продукт неполного замещения гидроксогрупп на кислотный остаток: CrOHCl (хлорид гидроксохрома II)
Двойные — содержат два разных металла и один кислотный остаток (NaCr(SO₄)₂

Блиц-опрос по теме Классификация неорганических веществ

Источник

Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

Определения и формулы основных, амфотерных и кислотных оксидов были приведены ранее в уроке 6.

Характерные химические свойства основных оксидов: реакции с кислотными оксидами с образованием солей и с кислотами с образованием солей и воды, например:

Некоторые основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований. Эта реакция проходит в том случае, если продукт реакции растворим в воде:

В аналогичных условиях, например, оксид железа (II) с водой реагировать не будет, так как гидроксид железа (II) в воде нерастворим.

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды или комплексных соединений:

Кроме того, амфотерные оксиды могут взаимодействовать как с кислотными, так и с основными оксидами, например:

С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют.

Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием солей; с основаниями, с образованием солей и воды или кислых солей, а также с водой, в том случае если образующаяся в ходе такой реакции кислота растворима в воде:

Кроме того, кислотные оксиды вступают в окислительно-восстановительные и обменные реакции:

Тренировочные задания

1. Оксид натрия взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) серная кислота и вода
2) уксусная кислота и азот
3) оксид лития и фосфор
4) оксид бария и серная кислота

2. Оксид калия взаимодействует с

1) азотом и фосфором
2) водой и сульфатом натрия
3) серной кислотой и оксидом фосфора (V)
4) литием и хлоридом натрия

3. Оксид кальция взаимодействует с

1) оксидом кремния
2) оксидом углерода (II)
3) оксидом азота (II)
4) оксидом азота (I)

4. Оксид бария взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) азотной кислотой и водой
2) уксусной кислотой и хлором
3) оксидом натрия и азотом
4) оксидом серы (IV) и кремнием

5. Оксид магния не взаимодействует с

1) соляной кислотой
2) серной кислотой
3) оксидом лития
4) оксидом кремния

6. Оксид кальция взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом фосфора (V), водой
2) оксидом углерода (IV) и сульфидом натрия
3) оксидом магния и азот
4) кислородом и сульфатом натрия

7. Оксид кальция реагирует с

1) медью
2) фосфором
3) оксидом углерода (IV)
4) оксидом магния

8. Оксид натрия реагирует с

1) водой
2) сульфатом калия
3) нитратом железа (II)
4) оксидом азота (II)

9. Оксид бария реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом азота (II) и хлором
2) азотной кислотой и водой
3) оксидом углерода (II) и железом
4) серой и хлоридом кальция

10. Оксид магния реагирует с каждым из двух веществ:

1) оксидом кальция и оксидом железа (II)
2) оксидом алюминия и оксидом хрома (II)
3) соляной кислотой и оксидом кремния (VI)
4) оксидом фосфора (V) и цинком

11. Оксид цинка

1) растворяется в кислотах, но не реагирует с основаниями
2) растворяется в щелочах, но не реагирует с кислотами
3) реагирует с оксидом натрия, но не реагирует с водой
4) реагирует с оксидом калия и водой

12. Оксид хрома (III) реагирует с

1) оксидом калия
2) водой
3) оксидом серы (VI)
4) оксидом азота (I)

13. Оксид алюминия амфотерен, поскольку он способен взаимодействовать

1) как с азотной, так и серной кислотой
2) с водой и кислотами
3) с водой и щелочами
4) как с кислотами, так и со щелочами

14. Оксид алюминия реагирует с

1) сульфатом калия
2) оксидом калия
3) оксидом азота (II)
4) оксидом углерода (IV)

15. Оксид серы (VI) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) оксидом лития и углекислым газом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом калия
4) кислородом и натрием

16. Оксид фосфора (V) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кислородом и водородом
2) водой и углекислым газом
3) водой и гидроксидом натрия
4) водой и оксидом углерода (II)

17. Оксид серы (VI) не взаимодействует с

1) водой
2) хлоридом калия
3) гидроксидом натрия
4) оксидом бария

18. Оксид серы (IV) взаимодействует с

1) оксидом углерода (IV) и водой
2) оксидом фосфора (V) и водой
3) сульфатом калия и водой
4) оксидом кальция и гидроксидом натрия

19. Оксид серы (IV) не взаимодействует с

1) водой
2) фосфатом кальция
3) раствором гидроксида натрия
4) гидроксидом кальция

20. Оксид хлора (VII) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) кальцием и углекислым газом
2) водой и углеродом
3) водой и оксидом калия
4) кислородом и азотом

21. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

22. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

23. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

24. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) CaO + SiO₂ →
Б) CaO + H₃PO₄ (разб.) →
В) CaO + HCl →

25. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + HCl →
Б) ZnO + NaOH ⎯⎯ H₂O →
В) ZnO + Na₂O ⎯⎯ сплавление →

26. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) ZnO + H₃PO₄ →
Б) ZnO + NaOH + H₂O →
В) ZnO + C →

27. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

28. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

29. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

30. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакций.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
А) SO₂ + H₂S →
Б) SO₂ (изб.) + NaOH →
В) SO₂ + NaOH (изб.) →

31. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для третьего превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

32. Дана схема превращений:

33. Дана схема превращений:

34. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для первого превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

35. Дана схема превращений:

36. Дана схема превращений:

37. Дана схема превращений:

38. Дана схема превращений:

39. Дана схема превращений:

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для второго превращения составьте сокращённое ионное уравнение реакции.

40. Дана схема превращений: