Оксиды. Классификация, свойства, получение, применение
Оксиды — это неорганические соединения, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Единственным элементом, не образующим оксид, является фтор, который в соединении с кислородом образует фторид кислорода. Это связано с тем, что фтор является более электроотрицательным элементом, чем кислород.
Данный класс соединений является очень распространенным. Каждый день человек встречается с разнообразными оксидами в повседневной жизни. Вода, песок, выдыхаемый нами углекислый газ, выхлопы автомобилей, ржавчина — все это примеры оксидов.
Классификация оксидов
Все оксиды, по способности образовать соли, можно разделить на две группы:
- Солеобразующие оксиды (CO2, N2O5,Na2O, SO3 и т. д.)
- Несолеобразующие оксиды(CO, N2O,SiO, NO и т. д.)
В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяют на 3 группы:
- Основные оксиды — (Оксиды металлов — Na2O, CaO, CuO и т д)
- Кислотные оксиды — (Оксиды неметаллов, а так же оксиды металлов в степени окисления V-VII — Mn2O7,CO2, N2O5, SO2, SO3 и т д)
- Амфотерные оксиды (Оксиды металлов со степенью окисления III-IV а так же ZnO, BeO, SnO, PbO)
Данная классификация основана на проявлении оксидами определенных химических свойств. Так, основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам — кислоты.
Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием соответствующей соли, как если бы реагировали основание и кислота, соответствующие данным оксидам:Аналогично, амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания, которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:Химические элементы проявляющие разную степень окисления, могут образовывать различные оксиды. Чтобы как то различать оксиды таких элементов, после названия оксиды, в скобках указывается валентность.
CO2 – оксид углерода (IV)
N2O3 – оксид азота (III)
Физические свойства оксидов
Оксиды весьма разнообразны по своим физическим свойствам. Они могут быть как жидкостями (Н2О), так и газами (СО2, SO3) или твёрдыми веществами (Al2O3, Fe2O3). Приэтом оснОвные оксиды, как правило, твёрдые вещества. Окраску оксиды также имеют самую разнообразную — от бесцветной (Н2О, СО) и белой (ZnO, TiO2) до зелёной (Cr2O3) и даже чёрной (CuO).
Химические свойства оксидов
Некоторые оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих гидроксидов (оснований):Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием солей:Аналогично реагируют и с кислотами, но с выделением воды:Оксиды металлов, менее активных чем алюминий, могут восстанавливаться до металлов:
Кислотные оксиды в реакции с водой образуют кислоты:Некоторые оксиды (например оксид кремния SiO2) не взаимодействуют с водой, поэтому кислоты получают другими путями.
Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образую соли:Таким же образом, с образование солей, кислотные оксиды реагируют с основаниями:Если данному оксиду соответствует многоосновная кислота, то так же может образоваться кислая соль:Нелетучие кислотные оксиды могут замещать в солях летучие оксиды:
Как уже говорилось ранее, амфотерные оксиды, в зависимости от условий, могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Так они выступают в качестве основных оксидов в реакциях с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей: И в реакциях с основаниями или основными оксидами проявляют кислотные свойства:
Получение оксидов
Оксиды можно получить самыми разнообразными способами, мы приведем основные из них.
Большинство оксидов можно получить непосредственным взаимодействием кислорода с химических элементом: При обжиге или горении различных бинарных соединений:Термическое разложение солей, кислот и оснований :Взаимодействие некоторых металлов с водой:
Применение оксидов
Оксиды крайне распространены по всему земному шару и находят применение как в быту, так и в промышленности. Самый важный оксид — оксид водорода, вода — сделал возможной жизнь на Земле. Оксид серы SO3 используют для получения серной кислоты, а также для обработки пищевых продуктов — так увеличивают срок хранения, например, фруктов.
Оксиды железа используют для получения красок, производства электродов, хотя больше всего оксидов железа восстанавливают до металлического железа в металлургии.
Оксид кальция, также известный как негашеная известь, применяют в строительстве. Оксиды цинка и титана имеют белый цвет и нерастворимы в воде, потому стали хорошим материалом для производства красок — белил.
Оксид кремния SiO2 является основным компонентом стекла. Оксид хрома Cr2O3 применяют для производства цветных зелёных стекол и керамики, а за счёт высоких прочностных свойств — для полировки изделий (в виде пасты ГОИ).
Оксид углерода CO2, который выделяют при дыхании все живые организмы, используется для пожаротушения, а также, в виде сухого льда, для охлаждения чего-либо.
Источник: https://in-chemistry.ru/oksidy-klassifikatsiya-svojstva-poluchenie-primenenie
Кислотные оксиды
Вы уже знаете, что все вещества делят на две большие группы – органические и неорганические вещества. В 8 классе изучается классификация неорганических веществ. Вам уже знакомы некоторые группы неорганических веществ – оксиды, хлориды, сульфиды, кислоты и т.д.
Изучение классов неорганических веществ мы начнем с группы веществ, которую называют кислотными оксидами. Многие простые вещества – неметаллы при взаимодействии с кислородом образуют оксиды.
Уголь сгорает в атмосфере кислорода с образованием оксида углерода (IV):
С+О2 = СО2
Фосфор тоже горит в кислороде, при этом образуется оксид фосфора (V):
4P + 5O2 = 2P2O5
Рис. 1. Горение фосфора в кислороде
2. Образование кислот
При растворении полученных оксидов в воде образуются растворы, обладающие общими свойствами. Эти растворы кислые на вкус. В ходе растворения оксида углерода (IV) и оксида фосфора (V) в воде образуются кислоты. Запишем уравнения этих реакций.
При растворении в воде оксида углерода (IV) образуется угольная кислота – Н2СО3:
СO2 + H2O ↔H2CO3
Угольная кислота – нестойкое вещество, она разлагается на исходные вещества. Поэтому правильнее вместо знака равенства поставить знак обратимости в уравнении этой реакции.
Оксид фосфора (V) хорошо растворяется в воде с образованием ортофосфорной кислоты H3PO4:
P2O5+3H2O=2H3PO4
Данные реакции являются реакциями соединения.
3. Кислотные оксиды
Теперь мы можем объяснить происхождение названия химического элемента кислорода. «кислород» – «рождающий кислоты»: при взаимодействии некоторых неметаллов с кислородом образуются оксиды, растворение которых в воде позволяет получить кислоты.
Оксиды, которым соответствуют кислоты, называют кислотными оксидами.
Например, оксид углерода (IV) и оксид фосфора (V) – кислотные оксиды.
Но не все оксиды неметаллов являются кислотными. Есть оксиды неметаллов, которым не соответствуют кислоты. Среди них, оксид углерода (II) или угарный газ – СО, оксиды азота (I) и (II) – N2O, NO. Этим оксидам кислоты не соответствуют.
Есть еще один интересный факт – не все кислотные оксиды взаимодействуют с водой. Например, оксид кремния (IV) не растворяется в воде.
Это вещество составляет основу кварца и белого речного песка. Но оксид кремния является кислотным оксидом, т.к. ему соответствует кремниевая кислота H2SiO3.
Это стало известно благодаря тому, что кремниевая кислота разлагается на оксид кремния и воду:
H2SiO3 = SiO2 + H2O
К классу кислотных оксидов относятся не только оксиды неметаллов. Кислотные оксиды могут образовать и некоторые металлы с валентностью более III.
Например оксид хрома (VI) является кислотным оксидом, т.к. ем соответствует хромовая кислота H2CrO4. Эту кислоту можно получить при взаимодействии оксида хрома (VI) с водой:
CrO3+H2O=H2CrO4
[00:04:35/Составление формул кислот, соответствующих оксидам]Не надо заучивать какая кислота какому оксиду соответствует. Чтобы составить формулу кислоты, соответствующей оксиду, надо запомнить несколько правил. Во-первых, валентность химического элемента в оксиде и соответствующей ему кислоте должна быть одинакова.
Валентности элементов в оксиде вы уже умеете определять. Например, в оксиде азота N2O5 валентность азота равна V. Валентности элементов в кислоте, состоящей из трех химических элементов, определить также несложно.
Определим валентности элементов в азотной кислоте HNO3.Валентность водорода в кислотах равна I, валентность кислорода равна II.
Чтобы найти валентность азота, нужно из общего числа валентностей кислорода вычесть общее число валентностей водорода, т.е. из 6 вычесть 1.
Рис. 2. Валентность азота в N2O5 и HNO3 одинакова и равна V
Формулу кислоты, соответствующей оксиду можно составить, используя реакцию соединения кислотного оксида с водой. Если суммировать атомы одной молекулы оксида и одной молекулы воды, то в большинстве случаев получится формула искомой кислоты.
Рассмотрим два примера. Составим формулы кислот, соответствующих оксиду углерода (IV) и оксиду азота (III). Просуммируем атомы одной молекулы углекислого газа и одной молекулы воды. Получилась формула угольной кислоты H2CO3.
То же проделаем с одной молекулой N2O3 и одной молекулой Н2О. Получили Н2N2O4. В получившейся формуле можно сократить индексы на 2. Получим HNO2 – азотистую кислоту (Рис. 3).
Рис. 3. Составление формул кислот, соответствующих оксидам
Этим правилом нельзя воспользоваться для составления формулы ортофосфорной кислоты. Чтобы ее получить к молекуле оксида фосфора (V) надо прибавить 3 молекулы воды.
Источник: https://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=2872
Оксиды. Классификация. Номенклатура. Свойства оксидов. Получение. Применение. Химия. 8 класс. Конспект урока
УМК «Химия. 8 класс» О. С. Габриеляна.
Тип урока: урок изучения нового материала (урок-исследование).
Цели:
- образовательная: повторить, углубить и обобщить знания учащихся о химических свойствах, получении и применении основных и кислотных оксидов;
- воспитательная: развивать коммуникабельность, интерес к предмету;
- развивающая: формировать способность к самостоятельному приобретению знаний; развивать умения анализировать, синтезировать, обобщать, делать выводы, устанавливать причинно – следственные связи ( состав – строение – свойства).
Задачи: организация проблемно-поисковой деятельности. Работа в группах. Проведение самостоятельной работы по вариантам. Эксперимент. Обсуждение результатов. Формулирование выводов.
Использованные источники:
- Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С.Габриелян. – 12-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2007. – 267, [5 с. : ил.]
- Химия. 8 класс. Тетрадь для лабораторных опытов и практических работ. Вертикаль О.С.Габриелян. – М. : Дрофа, 2013. – 96.
- Химия. 8 класс. Рабочая тетрадь к учебнику О.С. Габриеляна «Химия. 8 класс» (с тестовыми заданиями ЕГЭ). Вертикаль О.С.Габриелян, Сладков С.А. – М. : Дрофа,2013. – 208.
- Химия. 8–9 классы. Электронное приложение к учебникам О.С.Габриеляна. http: //www.drofa.ru
Урок-исследование
Оборудование. На демонстрационном столе: оксид бария, оксид фосфора (V), оксид меди (II), оксид железа (III), растворы гидроксида натрия, хлороводородной (соляной) кислоты, лакмуса, фенолфталеина, четыре химических стакана (50 мл), подъемный столик, черно-белый экран для демонстрационных опытов;
Ι. Изучение нового материала
Организация проблемно-поисковой деятельности. Работа в группах.
Задание 1-й группе (Оксиды. Классификация. Номенклатура.)
1) Пользуясь представленной на столах коллекцией оксидов и статьёй «Физические свойства оксидов» с. 218, опишите их физические свойства, отметьте агрегатное состояние, цвет. Сделайте вывод. Попытайтесь объяснить подобное многообразие.
Предполагаемый ответ: Исследование представленных оксидов показало, что они бывают твердые – оксид меди (П) СuО, оксид кальция СаО, жидкие оксид cepы(VI) SO3 и газообразные- оксид углерода(IV) СO2. Цвет их также чрезвычайно разнообразен: СuО черного цвета, оксид кальция СаО белого цвета, оксид углерода(IV) СO2 – бесцветный. Можно предположить, что причины в различном строении этих оксидов.
2) Выберите из перечня слов ключевые слова, которые, по вашему мнению характеризуют оксиды: простые вещества, сложные вещества, летучие, не имеющие окраски, окрашенные, бинарные соединения, содержат кислород, неметаллы, металлы.
На основании ключевых слов сформулируйте определение оксидов. Запишите его. Проверьте по учебнику с. 91.
3) Классификация. Выделите признаки, на основании которых можно оксиды разделить на группы.
Предполагаемый ответ:
Ι. по принадлежности элемента, образующего оксид, к металлам и неметаллам:
а) оксиды металлов;
б) оксиды неметаллов.
ΙΙ. по способности образовывать гидроксиды определённого класса: основания (щёлочи), кислоты:
а) основные оксиды;
б) кислотные оксиды.
ΙΙΙ. по химическим свойствам:
а) несолеобразующие
б) солеобразующие.
4) Номенклатура. Работа с книгой. С помощью инструкции учебника с.89-90 назовите предложенные оксиды. Сформулируйте правило названия оксидов.
Задание 2-й группе
1) свойства кислотных оксидов.
Осуществите превращения:
Углерод (C) → оксид углерода (CO2) → угольная кислота (H2CO3) → карбонат кальция (CaCO3) → силикат кальция (CaSiO3).
Сделайте вывод о химических свойствах кислотных оксидов. Проверьте своё заключение, сверив его с данными учебника с. 220.
2) свойства основных оксидов.
Осуществите превращения:
Cu → CuO → | CuSO4 |
↓ | |
Li2O → LiOH → | Cu(OH)2 |
Сделайте вывод о химических свойствах основных оксидов. Проверьте своё заключение, сверив его с с данными учебника с. 219.
Задание 3-й группе.
1) Получение оксидов.
а) Получите P2O5, CO2 реакцией горения.
б) Получите Al2O3, SO3, CaO разложением сложных веществ.
Сделайте вывод о способах получения оксидов.
Предполагаемый ответ: оксиды образуются:
1) при горении простых и сложных веществ;
2) при разложении сложных веществ: а) нерастворимых оснований; б) кислот; в) солей.
Задание 4-й группе
Применение.
1) Докажите или опровергните утверждение:
- Песок не имеет применения в промышленности
- Углекислый газ – продукт фотосинтеза
- Из руд, состоящих из оксидов железа Fe2O3 и Fe3O4 получают чугун и сталь
ΙΙ. Закрепление знаний, умений, навыков
Проведение самостоятельной работы по вариантам:
Вариант I
1) С какими из перечисленных веществ, формулы которых приведены ниже, будет вступать в реакцию оксид кальция: НС1, NaOH, H2O, H2SO4, KС1? Составьте уравнения возможных реакций.
2) Составьте формулы оснований, соответствующих оксидам натрия, кальция, алюминия, магния.
Вариант 2
1) С какими из перечисленных веществ, формулы которых приведены ниже, будет вступать в реакцию оксид серы (VI): НС1, NaOH, H2O, Ca(OH)2, KC1? Составьте уравнения возможных реакций.
2) Составьте формулы кислот, соответствующих оксидам серы (VI), фосфора (V), азота (V), углерода (IV).
Вариант 3 (экспериментальное)
Задача I. Как доказать, что оксид бария —основный оксид?
Беседа о порядке решения экспериментальной задачи. Выполнение опыта учащимся у доски, растворение оксида бария в воде и обнаружение индикатором образующейся щелочи. Другой учащийся растворяет оксид бария в хлороводородной (соляной) кислоте, предварительно «подкрашенной» лакмусом. Далее они составляют уравнения реакций.
Вариант 4 (экспериментальное)
Задача 2. Как доказать, что оксид фосфора (V) — кислотный оксид?
Обсуждение решения задачи всем классом. Опыты выполняет учитель. Учащиеся составляют уравнения реакций и отвечают на вопросы:
1) Какой кислотный оксид не взаимодействует с водой?
2) Может ли оксид фосфора (V) находиться в природных условиях?
В целях обобщения химических свойств оксидов составляется сравнительная таблица и используется Электронное приложение к учебникам О.С.Габриеляна Химия. 8-9классы.
http: //www.drofa.ru «Основные классы неорганических соединений. Оксиды» фото и видеоролики.
Домашнее задание
§ 30. Знать определение оксидов, уметь писать уравнения реакций, характеризующие свойства оксидов. Выполните упражнения 1–3 с. 221, решить задачи 4,5 с.221. Повторить §18.
Источник: https://rosuchebnik.ru/material/oksidy-klassifikaciya-nomenklatura-svoystva-oksidov-poluchenie/