Оксиди та основи. Хімічні властивості оксидів, основ та кислот

Оксиди Е2Oх — це складні речовини, утворені двома елементами, одним із яких є Оксиген.

Хімічна назва оксидів містить два слова. Першою пишуть назву відповідного елемента в називному відмінку, а другим — слово «оксид».

Якщо елемент має одне значення валентності, то він утворює один оксид. Наприклад, Al2O3 — алюміній оксид, CaO — кальцій оксид.

Якщо елемент має змінну валентність, то він може утворювати кілька оксидів. Тоді в назвах оксидів зазначають валентність елемента — після назви елемента без відступу в круглих дужках римськими цифрами.

Наприклад, SO2 — сульфур(ІV) оксид, SO3 — сульфур(VІ) оксид, СО — карбон(ІІ) оксид, СО2 — карбон(IV) оксид.

Оксиди поділяють за властивостями на групи: несолетворні — не утворюють солей (NO, N2O, CO) та солетворні.

Солетворні оксиди розподіляють ще на три групи:

  • а) кислотні,
  • б) амфотерні,
  • в) основні.
кислотніоксиди неметалів, металів із валентністю понад IVSO2, SO3, SiO2, P2O5, Mn2O5, Mn2O7, CrO3
амфотерні оксиди металів із валентностями ІІ або ІІІ BeO, ZnO, Fe2O3, Al2O3
основніоксиди металів із валентностями І і ІІ Li2O, MgO, CaO, FeO, Na2O

Хімічні властивості основних оксидів

1. Оксиди активних металів (оснóвні) взаємодіють із водою, утворюючи гідроксиди:

Na2O + H2O → 2NaOH натрій гідроксид
BaO + H2O → Ba(OH)2  барій гідроксид

2. Оксиди малоактивних металів (оснóвні) взаємодіють із воднем з утворенням металу й води:

CuO + H2 → Cu + H2O

3. Оксиди малоактивних металів (оснóвні) взаємодіють із вуглецем і карбон(II) оксидом:

FeO + C → Fe + CO
FeO + CO → Fe + CO2

Цю властивість оксидів використовують для добування металів.

4. Оснóвні оксиди взаємодіють із кислотами з утворенням солі й води:

Li2O + 2HCl → 2LiCl + H2O літій хлорид
CaO + H2SO→ CaSO4 + H2O кальцій сульфат

5. Оснóвні оксиди взаємодіють із кислотними та амфотерними оксидами з утворенням солей:

CaO + CO→ CaCOкальцій карбонат
ВаО + SO3 → BaSOбарій сульфат
Na2O + ZnO(амфотерний оксид) → Na2ZnO(натрій цинкат).

Хімічні властивості кислотних оксидів

  1. Кислотні оксиди взаємодіють із водою з утворенням кислот.

SO2 + H2O → H2SOсульфітна кислота
SO3 + H2O → H2SOсульфатна кислота

Винятком є силіцій оксид (SiO2 — основна складова піску), який із водою не взаємодіє. Формули кислот — продуктів реакцій кислотних оксидів із водою — складають так само, як й основні, сумуючи всі атоми, наявні у формулах реагентів. На першому місці у формулі кислоти записують атоми Гідрогену, на другому — атоми кислототворного елемента, на останньому — атоми Оксигену. Якщо індекси можна скоротити, то їх скорочують:

N2O5 + H2O → [H2N2O6] → 2HNOнітратна кислота

  1. Кислотні оксиди взаємодіють із лугами з утворенням солі й води. Формула солі містить кислотний залишок кислоти, яка відповідає цьому кислотному оксиду (дивися таблицю).
Кислотний оксидКислота
CO2H2CO3
N2O3HNO2
N2O5 HNO3
P2O5HPO3 H3PO4
SiO2H2SiO3
SO3H2SO4
SO2 H2SO3

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O натрій карбонат
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O калій сульфіт

  1. Кислотні оксиди взаємодіють з оснóвними та амфотерними оксидами з утворенням солей. У цьому випадку також дивимося на формулу кислотного оксиду й визначаємо формулу кислоти (гідрату), що йому відповідає. У формулу записуємо метал, що входить до складу основного оксиду, і кислотний залишок кислоти, що відповідає кислотному оксиду. Далі ставимо індекси відповідно до значень валентностей.

P2O5 + 3MgO → Mg3(PO4)магній ортофосфат
CaO + CO→ CaCOкальцій карбонат
SO2 + ZnO → ZnSOцинк сульфіт

Хімічні властивості амфотерних оксидів

З водою амфотерні оксиди не взаємодіють.

  • Взаємодія з кислотними оксидами з утворенням солі:

ZnO + CO2 → ZnCOутворюється сіль — цинк карбонат
Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 сіль — алюміній сульфат
Сr2O3 + P2O→ 2CrPO— хром(ІІІ) ортофосфат
Cr2O3 + 3SO3 → Cr2(SO4)3  — хром(ІІІ) сульфат

  • Взаємодія з кислотами з утворенням солі і води:

РbО + 2HNO→ Pb(NO3)
ZnO + H2SO→ ZnSO4
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

  • Взаємодія з основними оксидами (під час сплавляння):

CaO + ZnO → CaZnO2
K2O + BeO → K2BeO2
MgO + Al2O→ Mg(AlO2)2
Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

  • Взаємодія з лугами:

А) під час сплавляння
ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O

Б) в розчині
ZnO+2KOH+H2O → K2[Zn(OH)4] калій тетрагідроксоцинкат

  • Взаємодія з деякими солями:

Na2CO3 + Al2O→ Na2AlO2 + CO2

Хімічні властивості солетворних оксидів

ОсновніАмфотерніКислотні
Взаємодія з кислотами та основами
Взаємодіють з кислотами з утворенням солі та води
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
Не взаємодіють з основами
Взаємодіють з кислотами і основами з утворенням солі та води
ZnO + 2 HCl = ZnCl2 + H2O
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O
Взаємодіють з основами з утворенням солі та води
SO2 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O
Не взаємодіють з кислотами
Взаємодія з водою
Оксиди лужних і лужноземельних елементів взаємодіють з водою з утворенням лугів:
CaO + H2O = Ca(OH)2
Інші оксиди з водою не реагують
Не взаємодіють з водоюВзаємодіють з водою з утворенням кислоти (за винятком SiO2)
SO3 + H2O = H2SO4
Взаємодія з оксидами
Взаємодіють з кислотними оксидами з утворенням солі:
CaO + CO2 = CaCO3
Не взаємодіють з основними оксидами
Взаємодіють з основними та кислотними оксидами та між собою:
ZnO + SiO2 = ZnSiO3
ZnO + CaO = CaZnO2
ZnO + Al2O3 = Zn(AlO2)2

Взаємодіють з основними оксидами з утворенням солі:
SO3 + CaO = CaSO4
Не взаємодіють з кислотними оксидами

Солі

Солі — клас неорганічних речовин, що утворені з йонів металу та йонів кислотного залишку.

Якщо в складі солі є лише метал і кислотний залишок, то такі солі називають середніми. Якщо до складу солі ще входять йони Гідрогену, то такі солі називають кислими. Відповідно якщо входять групи атомів –ОН, то такі солі називають основними.

Основи

Загальна формула основ Ме(ОН)х, де Ме — атом металу, х — валентність металу.

Назву основи утворюють із двох слів: називають елемент, що зазначений на першому місці — зазвичай це метал, у називному відмінку; далі пишуть слово гідроксид.

Якщо метал має кілька значень валентності, то валентність зазначають римськими цифрами в круглих дужках без відступу після назви металу.

Групу ОН називають гідроксильною групою. Її валентність дорівнює І.

Наприклад:

Cu(OH)— купрум(ІІ) гідроксид;
NaOH — натрій гідроксид;
Mg(OH)— магній гідроксид.

Основи бувають розчинні (дуги) та нерозчинні гідроксиди (Fe(OH)2, Mg(OH)2 ).

Хімічні властивості основ

ЛугиНерозчинні гідроксиди
Змінюють забарвлення індикаторівНе змінюють забарвлення індикаторів
Взаємодіють з кислотами з утворенням солі та води
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O
Взаємодіють з кислотами з утворенням солі та води
Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O
Взаємодіють з кислотними оксидами:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Взаємодіють з кислотними оксидами, які відповідають сильним кислотам
Cu(OH)2 + SO3 = CuSO4 + H2O
Взаємодіють з амфортерними оксидами та гідроксидами:
2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O
KOH + AL(OH)3 = KAL (OH)4
Взаємодіють з амфортерними оксидами та гідроксидами під час сплавляння:
Fe(OH)2 + ZnO = FeZnO2 + H2O
Fe(OH)2 + 2AL(OH)3 = Fe(AlO2)2 + 4 H2O
Взаємодіють з розчинами солей, якщо випадає осад
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4
Із розчинами солей зазвичай не взаємодіють
Гідроксиди лужних металів під час нагрівання не розкладаються, гідроксиди лужноземельних металів под час нагрівання розкладаються
Ca(OH)2 = CaO + H2O
Під час нагрівання розкладаються на оксид та воду
Fe(OH)2 = FeO + H2O

Хімічні властивості лугів

  1. Розчинні основи (луги) реагують із солями, за умови, що у результаті реакції обміну утворюється осад — нерозчинна у воді основа.

FeSО4 + 2KOH → Fe(ОН)2↓ + K24
Fe(NО3)3 + 3NaOH → Fe(ОН)3↓ + 3NaNО3
CuCl2 + 2LiOH → 2LiCl + Cu(OH)2

  1. Луги реагують із кислотами

NaOH + HCl → NaCl + H2O
Ba(OH)2 + 2HNO→ Ba(NO3)+ 2H2O
3LiOH + H3PO→ Li3PO+ 3H2O

В усіх цих реакціях утворюється сіль та вода. Це приклади реакцій нейтралізації.

  1. Луги вступають у хімічні реакції з кислотними оксидами

Ca(ОН)2 + CО→ СаCО3↓ + Н2О
2NaOH + SO→ Na23 + Н2О
2KOH + SO→ K24 + Н2О
6LiOH + P2O→ 2Li34 + 3Н2О

Хімічні властивості нерозчинних основ

Нерозчинні основи реагують із кислотами (так само, як і розчинні) та розкладаються в разі нагрівання.

Cu(OH)→ CuO + H2O
2Fe(OH)→ Fe2O3 + 3H2O

Кислоти

Кислоти — сполуки, щи складаються з атомів Гідрогену та кислотних залишків

Hn Кислотний залишок

За кількістю атомів Гідрогену кислоти бувають:

  • одноосновні HCl, HNO3
  • двохосновні H2SO4
  • трьохосновні H3PO4

За вмістом атомів Оксигену кислоти бувають:

  • оксигеновмісні: HNO3
  • безоксигенові: HCl, HF, H2S

Оксигеновмісні — це продукти приэднання молекули води до молекул кислотних косидів. Безоксигенові — це розчини деяких газів у воді.

Формули та назви деяких кислот

КислотаКислотний залишок
ФормулаСучасна назваТрадиційна назваСкладВалентністьНазва
HClхлориднасоляна Cl Iхлорид
HNO3нітратнаазотна NO3 I нітрат
H2SO4сульфатнасірчана SO4 II сульфат
H2SO3 сульфітнасірчиста SO3 II сульфіт
H2Sсульфіднасірководнева S II сульфід
H2SiO3силікатнакремнієва SiO3 II силікат
H2CO3карбонатнавугільна CO3 II карбонат
H3PO4ортофосфатнафосфатна PO4 III ортофосфат

Валентність кислотного залишку збігається з кількістю атомів Гідрогену.

Забарвлення деяких індікаторів у розчинах з різним середовщем

ІндикаторКислотнеНейтральнеЛужне
ЛакмусЧервонийФіолетовийСиній
Метиловий оранжевийЧервонийОранжевийЖовтий
ФенолфталеїнБезбарвний Безбарвний Малиновий

Основні хімічні властивості кислот

Кислоти змінюють колір індикаторів.
Реагують із металами, розміщеними в ряду активності металів до Гідрогену.
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑ магній хлорид  
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑ цинк хлорид           
Cu + 2HCl → реакція не відбувається
Взаємодіють з основними оксидами з утворенням солі і води
H2SO4 + FeO = Fe SO4 + H2O
2HNO3 + MgO → Mg(NO3)2 + H2O магній нітрат             
H2SO4 + Na2O → Na2SO+ H2O натрій сульфат        
Взаємодіють з основами з утворенням солі і води
Взаємодію між кислотою та лугом (основою) називають реакцією нейтралізації.
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
H2SO4 + Fe(OH)2 = FeSO4 + 2H2O
HBr + KOH → KBr + H2O калій бромід
3РО4 + 3Zn(OH)→ Zn3(РО4)+ 3H2O цинк ортофосфат
Кислоти реагують із розчинами солей більш слабких кислот (також із нерозчинними солями слабкіших кислот), у результаті реакції випадає осад або виділяється газ. Відбувається реакція обміну.H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
2HI+ CaCO3 = CaI2 + CO2 + H2O
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + H2O + CO2

Реакція обміну — це реакція, у процесі якої дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами.


K2O + H2O → 2KOH калій гідроксид (основний оксид + вода = гідроксид)
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3 )2 + H2O — купрум(ІІ) нітрат
CuO + H2O → реакція не відбувається
CuO + H2 → Cu + H2O (оксид малоактивного металу + водень = метал і вода)
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 ортофосфатна кислота (кислотний оксид + вода = кислота)
P2O5 + 3K2O → 2K3POкалій ортофосфат (кислотний оксид + основний оксид = сіль)
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O натрій сульфат (кислотний оксид + луги = сіль + вода)
CO2 + SO3 → не відбувається
Mn2O7 + KOH→ 2KMnO4 + H2O калій перманганат
ZnO + H2O → не реагують
ZnO + Na2O → Na2ZnOнатрій цинкат
ZnO + LiOH → Li2ZnO+ H2O літій цинкат у разі сплавляння або ZnO + 2LiOH + H2O → Li2[Zn(OH)4] літій тетрагідроксоцинкат у разі реакції в розчині LiOH
Al2O3 + SО2 → Al2(SО3)алюміній сульфіт
Pb(OH)2 → PbO + H2O плюмбум(ІІ) оксид
NaOH + H3PO4 →   Na3PO4 + 3H2O натрій ортофосфат   

H2S + KOH → K2S + 2H2O калій сульфід
2HNO3 + BaO → Ba(NO3 )2+ H2O барій нітрат
Cu + HCl → реакція не відбувається
Mg + 2HF → MgF2 + H2 ↑ магній флуорид
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O магній хлорид
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO+ CO2↑ + H2O натрій сульфат
Na2SO4 + H2CO3 →  реакція не відбувається
K2SiO3 + HCl → 2KCl + H2SiO3↓ калій хлорид
Ag + HI →  реакція не відбувається
NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O натрій ортофосфат 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *