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.
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:
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.
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 Fe 2+ можно окислить до иона Fe 3+ ).
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:
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.
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:
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 Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ и др.) могут выступать в качестве восстановителей.
Например , оксид железа (II) можно окислить кислородом до оксида железа (III):
Источник
Все химические реакции, которые необходимы для успешной сдачи ОГЭ
Правило 9. Химические свойства оксидов
Взаимодействие оксидов с водой
Правило
Комментарий
Основный оксид + H2O → Основание
Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также Ca(OH)2: Li2O + H2O → 2LiOH Na2O + H2O → 2NaOH K2O + H2O → 2KOH
MgO + H2O → Реакция не идет, так 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 + H2O → реакция не идет
Амфотерные оксиды, также как и амфотерные гидроксиды, с водой не взаимодействуют
Кислотный оксид + H2O → Кислота
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:
Взаимодействие оксидов с кислотами
1. Основные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:
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 ионного обмена с кислотами, но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:
Взаимодействие оксидов с основаниями
1. Основные оксиды с щелочами и нерастворимыми основаниями НЕ взаимодействуют.
2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием солей:
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 (SO4 2– ) 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 солей или комплексных соединений:
1. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами все реакции протекают при нагревании:
Если оба оксида являются газообразными, то выделяется тот, который соответствует более слабой кислоте: K2CO3 + SO2 → K2SO3 + CO2 (H2CO3 слабее и менее устойчива, чем H2SO3)
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
2. Восстановление оксидов слабых металлов более активным металлом:
Источник
Уроки по неорганической химии для подготовки к ЕГЭ
Свойства простых веществ:
Свойства сложных веществ:
Особенности протекания реакций:
Химические свойства оксидов
Взаимодействие оксидов с водой
Правило
Комментарий
Основный оксид + H2O → Щелочь
Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также Ca(OH)2: Li2O + H2O → 2LiOH Na2O + H2O → 2NaOH K2O + H2O → 2KOH
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
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):
Взаимодействие оксидов с кислотами
1. Как правило, основные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:
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 ионного обмена с кислотами, но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:
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:
3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами (т.е. только с растворимыми основаниями) с образованием солей или комплексных соединений:
1. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами все реакции протекают при нагревании:
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
FeO + C → Fe + CO FeO + CО → Fe + CO2 FeO + H2 → Fe + H2O
2. Восстановление активных металлов (до Al включительно) приводит к образованию карбидов, а не свободного металла:
3. Восстановление более активным металлом:
4. Некоторые оксиды неметаллов также возможно восстановить до свободного неметалла:
Только оксиды азота и углерода реагируют с водородом:
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
2. Реагируют с углеродом:
3. С сильными восстановителями SO2 проявляет свойства окислителя:
4. Сильные окислители окисляют SO2:
6. Оксид углерода (IV) CO2 проявляет менее выраженные окислительные свойства, реагируя только с активными металлами, например:
CO2 + 2Mg → 2MgO + C (t)
Особенности свойств оксидов азота (N2O5, NO2, NO, N2O)
1. Необходимо помнить, что все оксиды азота являются сильными окислителями. Совсем необязательно помнить какие продукты образуются в подобных реакциях, так как подобные вопросы возникают только в тестах. 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.
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:
2. Реагирует с некоторыми сложными соединениями:
3. Восстанавливает некоторые металлы (средней и малой активности) и неметаллы из их оксидов:
3. 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
2. Взаимодействует с углеродом:
SiO2 + 2C → Si + 2CO (Согласно пособию «Курс самоподготовки» Каверина, SiO2 + CO → реакция не идет)
3 С водородом SiO2 не взаимодействует.
4. Реакции с растворами или расплавами щелочей, с оксидами и карбонатами активных металлов:
SiO2 + Cu(OH)2 → реакция не идет (из оснований оксид кремния реагирует только с щелочами).
5. Из кислот SiO2 взаимодействует только с плавиковой кислотой:
Свойства оксида P2O5 как сильного водоотнимающего средства
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)
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:
В аналогичных реакциях с кислородом образуются только соединения с N +5 , так как он окисляет нитрит до нитрата:
