Oksidit, niiden luokittelu ja ominaisuudet ovat perustana niin tärkeälle tieteelle kuin kemia. Heitä aletaan opiskella ensimmäisenä kemian opiskeluvuonna. Tällaisissa eksaktitieteissä, kuten matematiikassa, fysiikassa ja kemiassa, kaikki materiaali on yhteydessä toisiinsa, minkä vuoksi aineiston hallitsematta jättäminen johtaa uusien aiheiden ymmärtämättömyyteen. Siksi on erittäin tärkeää ymmärtää oksidien aihe ja ymmärtää se täysin. Yritämme puhua tästä yksityiskohtaisemmin tänään.
Mitä ovat oksidit?
Oksidit, niiden luokittelu ja ominaisuudet on ensin ymmärrettävä. Mitä oksidit siis ovat? Muistatko tämän koulusta?
Oksidit (tai oksidit) ovat binäärisiä yhdisteitä, jotka sisältävät elektronegatiivisen alkuaineen atomeja (vähemmän elektronegatiivisia kuin happi) ja happea, jonka hapetusaste on -2.
Oksidit ovat uskomattoman yleisiä aineita planeetallamme. Esimerkkejä oksidiyhdisteistä ovat vesi, ruoste, jotkut väriaineet, hiekka ja jopa hiilidioksidi.
Oksidien muodostuminen
Oksideja voidaan saada monella eri tavalla. Oksidien muodostumista tutkii myös sellainen tiede kuin kemia. Oksidit, niiden luokitus ja ominaisuudet - tämä on se, mitä tutkijoiden on tiedettävä ymmärtääkseen, kuinka tämä tai tuo oksidi muodostui. Ne voidaan saada esimerkiksi yhdistämällä suoraan happiatomi (tai atomit) kemialliseen alkuaineeseen - tämä on kemiallisten alkuaineiden vuorovaikutus. On kuitenkin olemassa myös epäsuoraa oksidien muodostumista, jolloin oksideja muodostuu happojen, suolojen tai emästen hajoamisen seurauksena.
Oksidien luokitus
Oksidit ja niiden luokitus riippuvat niiden muodostumisesta. Luokituksensa mukaan oksidit jaetaan vain kahteen ryhmään, joista ensimmäinen on suolaa muodostava ja toinen ei-suolaa muodostava. Tarkastellaanpa siis tarkemmin molempia ryhmiä.
Suolaa muodostavat oksidit ovat melko suuri ryhmä, joka jakautuu amfoteerisiin, happamiin ja emäksisiin oksideihin. Minkä tahansa kemiallisen reaktion seurauksena suolaa muodostavat oksidit muodostavat suoloja. Pääsääntöisesti suolaa muodostavien oksidien koostumus sisältää metallien ja epämetallien alkuaineita, jotka muodostavat happoja kemiallisen reaktion seurauksena veden kanssa, mutta vuorovaikutuksessa emästen kanssa ne muodostavat vastaavia happoja ja suoloja.
Ei-suolaa muodostavat oksidit ovat oksideja, jotka eivät muodosta suoloja kemiallisen reaktion seurauksena. Esimerkkejä sellaisista oksideista ovat hiili.
Amfoteeriset oksidit
Oksidit, niiden luokitus ja ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä käsitteitä kemiassa. Suolaa muodostavien yhdisteiden koostumus sisältää amfoteerisia oksideja.
Amfoteeriset oksidit ovat oksideja, joilla voi olla emäksisiä tai happamia ominaisuuksia kemiallisten reaktioiden olosuhteista riippuen (niillä on amfoteerisuutta). Tällaisia oksideja muodostuu (kupari, hopea, kulta, rauta, rutenium, volframi, rutherfordium, titaani, yttrium ja monet muut). Amfoteeriset oksidit reagoivat vahvojen happojen kanssa ja muodostavat kemiallisen reaktion seurauksena näiden happojen suoloja.
Happamat oksidit
Tai anhydridit ovat oksideja, jotka osoittavat ja myös muodostavat happea sisältäviä happoja kemiallisissa reaktioissa. Anhydridejä muodostavat aina tyypilliset epämetallit sekä eräät siirtymäkemialliset alkuaineet.
Oksidit, niiden luokitus ja kemialliset ominaisuudet ovat tärkeitä käsitteitä. Esimerkiksi happamilla oksideilla on täysin erilaiset kemialliset ominaisuudet kuin amfoteerisilla oksideilla. Esimerkiksi, kun anhydridi reagoi veden kanssa, muodostuu vastaava happo (poikkeus on SiO2 - Anhydridit reagoivat emästen kanssa ja tällaisten reaktioiden seurauksena vapautuu vettä ja soodaa. Reagoimalla muodostuu suolaa.
Perusoksidit
Perusoksidit (sanasta "emäs") ovat metallien kemiallisten alkuaineiden oksideja, joiden hapetusaste on +1 tai +2. Näitä ovat alkali- ja maa-alkalimetallit sekä kemiallinen alkuaine magnesium. Emäksiset oksidit eroavat muista siinä, että ne pystyvät reagoimaan happojen kanssa.
Emäksiset oksidit ovat vuorovaikutuksessa happojen kanssa, toisin kuin happamat oksidit, sekä emästen, veden ja muiden oksidien kanssa. Näiden reaktioiden seurauksena muodostuu tavallisesti suoloja.
Oksidien ominaisuudet
Jos tutkit huolellisesti eri oksidien reaktioita, voit tehdä itsenäisesti johtopäätöksiä siitä, mitä kemiallisia ominaisuuksia oksideilla on. Ehdottomasti kaikkien oksidien yhteinen kemiallinen ominaisuus on redox-prosessi.
Mutta kaikesta huolimatta kaikki oksidit ovat erilaisia. Oksidien luokittelu ja ominaisuudet ovat kaksi toisiinsa liittyvää aihetta.
Ei-suolaa muodostavat oksidit ja niiden kemialliset ominaisuudet
Ei-suolaa muodostavat oksidit ovat ryhmä oksideja, joilla ei ole happamia, emäksisiä tai amfoteerisia ominaisuuksia. Kemiallisten reaktioiden seurauksena ei-suolaa muodostavien oksidien kanssa ei muodostu suoloja. Aikaisemmin tällaisia oksideja ei kutsuttu ei-suolaa muodostaviksi, vaan välinpitämättömiksi ja välinpitämättömiksi, mutta tällaiset nimet eivät vastaa suolaa muodostamattomien oksidien ominaisuuksia. Ominaisuuksiensa mukaan nämä oksidit ovat melko kykeneviä kemiallisiin reaktioihin. Mutta ei-suolaa muodostavia oksideja on hyvin vähän; ne muodostuvat yksi- ja kaksiarvoisista ei-metalleista.
Ei-suolaa muodostavista oksideista voidaan saada suolaa muodostavia oksideja kemiallisen reaktion seurauksena.
Nimikkeistö
Lähes kaikkia oksideja kutsutaan yleensä tällä tavalla: sana "oksidi", jota seuraa kemiallisen alkuaineen nimi genitiivissä. Esimerkiksi Al2O3 on alumiinioksidia. Kemiallisesti tämä oksidi kuuluu näin: alumiini 2 o 3. Joillakin kemiallisilla alkuaineilla, kuten kuparilla, voi olla useita hapetusasteita, joten myös oksidit ovat erilaisia. Tällöin CuO-oksidi on kupari(kaksi)oksidia, eli jonka hapetusaste on 2, ja Cu2O-oksidi on kupari(kolme)oksidia, jonka hapetusaste on 3.
Mutta oksideille on muitakin nimiä, jotka erottuvat yhdisteen happiatomien lukumäärästä. Monoksidit tai monooksidit ovat oksideja, jotka sisältävät vain yhden happiatomin. Dioksidit ovat oksideja, jotka sisältävät kaksi happiatomia, jotka on merkitty etuliitteellä "di". Trioksidit ovat oksideja, jotka sisältävät jo kolme happiatomia. Nimet, kuten monooksidi, dioksidi ja trioksidi, ovat jo vanhentuneita, mutta niitä löytyy usein oppikirjoista, kirjoista ja muista apuvälineistä.
Oksideille on myös niin sanottuja triviaaleja nimiä, eli niille, jotka ovat kehittyneet historiallisesti. Esimerkiksi CO on hiilen oksidi tai monooksidi, mutta jopa kemistit kutsuvat tätä ainetta useimmiten hiilimonoksidiksi.
Joten oksidi on hapen yhdiste kemiallisen alkuaineen kanssa. Pääasiallinen tiede, joka tutkii niiden muodostumista ja vuorovaikutusta, on kemia. Oksidit, niiden luokittelu ja ominaisuudet ovat kemian tieteessä useita tärkeitä aiheita, joiden ymmärtämättä ei voi ymmärtää kaikkea muuta. Oksidit ovat kaasuja, mineraaleja ja jauheita. Jotkut oksidit on syytä tietää yksityiskohtaisesti paitsi tutkijoille, myös tavallisille ihmisille, koska ne voivat jopa olla vaarallisia elämälle tässä maassa. Oksidit ovat erittäin mielenkiintoinen ja melko helppo aihe. Oksidiyhdisteet ovat hyvin yleisiä jokapäiväisessä elämässä.
Unified State Examination -tehtävissä on kysymyksiä, joissa sinun on määritettävä oksidin tyyppi. Ensinnäkin on muistettava neljä tyyppistä oksideja:
1) ei-suolaa muodostava
2) perus
3) hapan
4) amfoteerinen
Emäksiset, happamat ja amfoteeriset oksidit ryhmitellään usein myös yhteen suolaa muodostavat oksidit.
Menemättä teoreettisiin yksityiskohtiin hahmotan vaiheittaisen algoritmin oksidin tyypin määrittämiseksi.
Ensimmäinen- määritä: edessäsi oleva metallioksidi tai ei-metallioksidi.
Toinen- Kun olet selvittänyt, mikä metalli tai ei-metallioksidi on edessäsi, määritä siinä olevan elementin hapetusaste ja käytä alla olevaa taulukkoa. Luonnollisesti tämän taulukon oksidien osoittamista koskevat säännöt on opittava. Aluksi voit ratkaista tehtäviä katsomalla sitä, mutta tavoitteenasi on muistaa se, koska kokeessa ei ole muita tietolähteitä paitsi D.I.-taulukko. Sinulla ei ole jaksollista taulukkoa, liukoisuustaulukoita tai toimintosarjoja metalleille.
|
Ei-metallioksidi |
Metallioksidi |
|
1) Epämetallin hapetustila +1 tai +2 Johtopäätös: ei-suolaa muodostava oksidi Poikkeus: Cl 2 O ei ole suolaa muodostamaton oksidi |
1) Metallin hapetusaste on +1, +2 Johtopäätös: metallioksidi on emäksistä Poikkeus:BeO,ZnO, SnO ja PbO eivät sisällyemäksisille oksideille!! |
|
2) Hapetusaste on suurempi tai yhtä suuri kuin +3 Johtopäätös: happooksidi Poikkeus: Cl 2 O on hapan oksidi huolimatta kloorin hapetusasteesta +1 |
2) Metallin hapetusaste +3, +4, Johtopäätös: oksidi on amfoteerinen. Poikkeus: BeO, ZnO, SnO ja PbOamfoteerinen, vaikka metallien hapetusaste on +2 |
|
3) Metallin hapetusaste +5,+6,+7 Johtopäätös: hapan oksidi. |
Esimerkkejä:
Harjoittele: määrittää MgO-oksidin tyypin.
Ratkaisu: MgO on metallioksidi, ja siinä olevan metallin hapetusaste on +2. Kaikki metallioksidit hapetustilassa +1 ja +2 ovat emäksisiä, paitsi beryllium tai sinkkioksidi.
Vastaus: MgO on tärkein oksidi.
Harjoittele: määritä oksidin tyyppi Mn 2 O 7
Ratkaisu: Mn 2 O 7 on metallioksidi, ja metallin hapetusaste tässä oksidissa on +7. Korkeassa hapetusasteissa (+5, +6, +7) olevat metallioksidit luokitellaan happamiksi.
Vastaus: Mn 2 O 7 – hapan oksidi
Harjoittele: Määritä Cr 2 O 3 -oksidin tyyppi.
Ratkaisu: Cr 2 O 3 on metallioksidi, ja metallin hapetusaste tässä oksidissa on +3. Hapetusasteessa +3 ja +4 olevat metallioksidit luokitellaan amfoteerisiksi.
Vastaus: Cr 2 O 3 on amfoteerinen oksidi.
Harjoittele: määritä N 2 O -oksidin tyyppi.
Ratkaisu: N 2 O on ei-metallioksidi, ja tämän oksidin ei-metallin hapetusaste on +1. Epämetallioksidit hapetustiloissa +1 ja +2 eivät muodosta suolaa.
Vastaus: N2O on ei-suolaa muodostava oksidi.
Harjoittele: määrittää BeO-oksidin tyypin.
Ratkaisu: Berylliumoksidi sekä sinkkioksidi ovat poikkeuksia. Vaikka niissä olevien metallien hapetusaste on +2, ne ovat amfoteerisia.
Vastaus: BeO on amfoteerinen oksidi.
Voit tutustua oksidien kemiallisiin ominaisuuksiin
Oksidit ovat monimutkaisia aineita, jotka koostuvat kahdesta alkuaineesta, joista toinen on happi toisessa hapetustilassa.
Kemiallisessa kirjallisuudessa oksidien nimikkeistön osalta noudatetaan seuraavia sääntöjä:
- Kaavoja kirjoitettaessa happi sijoitetaan aina toiselle sijalle - NO, CaO.
- Oksideja nimettäessä käytetään aina ensin sanaa oksidi ja sen jälkeen toisen alkuaineen nimeä genitiivissä: BaO - bariumoksidi, K2O - kaliumoksidi.
- Siinä tapauksessa, että elementti muodostaa useita oksideja, sen nimen jälkeen alkuaine merkitään suluissa, esimerkiksi N2O5 - (V), Fe203 - rauta(II)oksidi, Fe203 - rauta(III)oksidi.
- Yleisimpiä oksideja nimettäessä on välttämätöntä merkitä atomien suhteet molekyylissä vastaavilla kreikkalaisilla numeroilla: N2O - typen oksidi, NO2 - typpidioksidi, N2O5 - dityppipentoksidi, NO - typpimonoksidi.
- On suositeltavaa nimetä anhydridit samalla tavalla kuin oksidit (esimerkiksi N2O5 - (V)).
Oksideja voidaan valmistaa useilla eri tavoilla:
- Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden hapen kanssa. Yksinkertaiset aineet hapettavat kuumennettaessa ja vapauttavat usein lämpöä ja valoa. Tätä prosessia kutsutaan palamiseksi
C + O2 = CO2 - Hapetus tuottaa alkuaineoksideja, jotka sisältyvät alkuperäiseen aineeseen:
2H2S + 3O2 = 2 H2O + 2 SO2 - Nitraattien, hydroksidien, karbonaattien hajoaminen:
2Cu(NO3)₂ = 2CuO + 4NO2 + O2
CaCO3 = CaO + CO2
Cu(OH)2 = CuO + H20 - Seurauksena metallien hapettumisesta muiden alkuaineiden oksideilla. Tällaisista reaktioista tuli metallotermian perusta - metallien pelkistäminen oksideistaan käyttämällä aktiivisempia metalleja:
2Al + Cr203 = 2Cr ±Al2O3 - Hajoamalla tai lisähapettamalla alempia:
4Cr03 = 2Cr2O3 + 303
4FeO + O2 = 2Fe2O3
4CO + O2 = 2CO2
Oksidien luokittelu niiden kemiallisten ominaisuuksien perusteella sisältää niiden jakamisen suolaa muodostaviin ja ei-suolaa muodostaviin oksideihin (riippumaton). Suolaa muodostavat oksidit puolestaan jaetaan happamiin, emäksisiin ja amfoteerisiin.
Perusoksidit pohjat vastaavat. Esimerkiksi Na2O, CaO, MgO ovat emäksisiä oksideja, koska ne vastaavat emäksiä - NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2. Jotkut oksidit (K2O ja CaO) reagoivat helposti veden kanssa ja muodostavat vastaavia emäksiä:
CaO + H20 = Ca(OH)2
K20 + H20 = 2KOH
Oksidit Fe₂O₃, CuO, Ag₂O eivät reagoi veden kanssa, vaan neutraloivat happoja, minkä vuoksi niitä pidetään emäksisinä:
Fe2O3, + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2OCuO + H2SO4 + H2O
Ag2O + 2HNO3 = 2AgNO3 + H2O
Tämän tyyppisten oksidien tyypillisiä kemiallisia ominaisuuksia ovat niiden reaktio happojen kanssa, minkä seurauksena muodostuu yleensä vettä ja suolaa:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
Emäksiset oksidit reagoivat myös happamien oksidien kanssa:
CaO + CO₂ = CaCO3.
Happamat oksidit Esimerkiksi N2O3-oksidi vastaa HNO2:ta, Cl2O7 - HClO4, SO3 - rikkihappoa H2SO4.
Tällaisten oksidien tärkein kemiallinen ominaisuus on niiden reaktio emästen kanssa, jolloin muodostuu suolaa ja vettä:
2NaOH + CO2 = NaCO3 + H20
Useimmat happamat oksidit reagoivat veden kanssa muodostaen vastaavia happoja. Samalla SiO2-oksidi on käytännössä veteen liukenematon, mutta se neutraloi emäksiä, joten se on hapan oksidi:
2NaOH + SiO2 = (fuusio) Na2siO3 + H2O
Amfoteeriset oksidit- nämä ovat oksideja, joilla on olosuhteista riippuen happamia ja emäksisiä ominaisuuksia, ts. Vuorovaikutuksessa happojen kanssa ne käyttäytyvät kuin emäksiset oksidit, ja vuorovaikutuksessa emästen kanssa ne käyttäytyvät kuin happamat oksidit.
Kaikki amfoteeriset oksidit eivät reagoi samalla tavalla emästen ja happojen kanssa. Joillakin on selvempiä emäksisiä ominaisuuksia, toisilla enemmän happamia ominaisuuksia.
Jos sinkki tai kromioksidi reagoi tasaisesti happojen ja emästen kanssa, niin Fe2O3-oksidilla on vallitsevia emäksisiä ominaisuuksia.
Amfoteeristen oksidien ominaisuudet esitetään ZnO:n esimerkillä:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H20
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O
Ei-suolaa muodostavat oksidit eivät muodosta happoja eivätkä emäksiä (esimerkiksi N2O, NO).
Lisäksi ne eivät anna suolaa muodostaville oksideille ominaisia reaktioita. Ei-suolaa muodostavat oksidit voivat reagoida happojen tai emästen kanssa, mutta tällöin suolaa muodostaville oksideille ominaisia tuotteita ei muodostu, esimerkiksi 150⁰C:ssa ja 1,5 MPa:ssa CO reagoi natriumhydroksidin kanssa muodostaen suolaa - natriumformiaattia. :
CO + NaOH = HCOONa
Ei-suolaa muodostavat oksidit eivät ole yhtä yleisiä kuin muun tyyppiset oksidit, ja ne muodostuvat pääasiassa kahdenarvoisten epämetallien mukana.
Oksidit.
Nämä ovat monimutkaisia aineita, jotka koostuvat kahdesta alkuaineesta, joista yksi on happi. Esimerkiksi:
CuO – kupari(II)oksidi
AI 2 O 3 – alumiinioksidi
SO 3 – rikkioksidi (VI)
Oksidit jaetaan (luokitellaan) 4 ryhmään:
Na 2 O – natriumoksidi
CaO – kalsiumoksidi
Fe 2 O 3 – rauta(III)oksidi
2). Hapan– Nämä ovat oksideja ei-metallit. Ja joskus metalleja, jos metallin hapetusaste on > 4. Esimerkiksi:
CO 2 – Hiilimonoksidi (IV)
P 2 O 5 – Fosfori(V)oksidi
SO 3 – rikkioksidi (VI)
3). Amfoteerinen– Nämä ovat oksideja, joilla on sekä emäksisten että happamien oksidien ominaisuuksia. Sinun on tiedettävä viisi yleisintä amfoteeristä oksidia:
BeO – berylliumoksidi
ZnO - sinkkioksidi
AI 2 O 3 – Alumiinioksidi
Cr 2 O 3 – kromi(III)oksidi
Fe 2 O 3 – rauta(III)oksidi
4). Ei-suolaa muodostava (välinpitämätön)– Nämä ovat oksideja, joilla ei ole emäksisten tai happamien oksidien ominaisuuksia. On kolme oksidia, jotka on muistettava:
CO – hiilimonoksidi (II) hiilimonoksidi
NO – typpioksidi (II)
N 2 O – typpioksiduuli (I) naurukaasu, typpioksiduuli
Menetelmät oksidien valmistamiseksi.
1). Polttaminen, ts. vuorovaikutus yksinkertaisen aineen hapen kanssa:
4Na + O 2 = 2Na 2O
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2). Polttaminen, ts. vuorovaikutus monimutkaisen aineen hapen kanssa (joka koostuu kaksi elementtiä) siten muodostuu kaksi oksidia.
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2O 3 + 8SO 2
3). Hajoaminen kolme heikkoja happoja. Muut eivät hajoa. Tässä tapauksessa muodostuu happooksidia ja vettä.
H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2
H 2SO 3 = H 2 O + SO 2
H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2
4). Hajoaminen liukenematon perusteita. Muodostuu emäksinen oksidi ja vesi.
Mg(OH)2 = MgO + H2O
2Al(OH)3 = Al 2O 3 + 3H 2O
5). Hajoaminen liukenematon suolat Muodostuu emäksinen oksidi ja hapan oksidi.
CaCO 3 = CaO + CO 2
MgSO 3 = MgO + SO 2
Kemialliset ominaisuudet.
minä. Perusoksidit.
alkali.
Na20 + H20 = 2NaOH
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
СuO + H 2 O = reaktio ei tapahdu, koska mahdollinen kuparia sisältävä emäs - liukenematon
2). Vuorovaikutus happojen kanssa, mikä johtaa suolan ja veden muodostumiseen. (Emäsoksidi ja hapot reagoivat AINA)
K 2 O + 2 HCI = 2 KCl + H 2 O
CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O
3). Vuorovaikutus happamien oksidien kanssa, mikä johtaa suolan muodostumiseen.
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2
4). Vuorovaikutus vedyn kanssa tuottaa metallia ja vettä.
CuO + H2 = Cu + H2O
Fe203 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
II.Happamat oksidit.
1). Vuorovaikutusta veden kanssa pitäisi muodostua happoa.(VainSiO 2 ei ole vuorovaikutuksessa veden kanssa)
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
P205 + 3H20 = 2H3PO4
2). Vuorovaikutus liukoisten emästen (emästen) kanssa. Tämä tuottaa suolaa ja vettä.
SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O
N2O5 + 2KOH = 2KNO3 + H2O
3). Vuorovaikutus emäksisten oksidien kanssa. Tässä tapauksessa muodostuu vain suolaa.
N 2 O 5 + K 2 O = 2 KNO 3
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3
Perusharjoitukset.
1). Täydennä reaktioyhtälö. Määritä sen tyyppi.
K 2 O + P 2 O 5 =
Ratkaisu.
Tuloksena muodostuneen aineen kirjaamiseksi on määritettävä, mitkä aineet ovat reagoineet - tässä se on kaliumoksidi (emäksinen) ja fosforioksidi (hapan) ominaisuuksien mukaan - tuloksena tulisi olla SUOLA (katso ominaisuus nro 3 ) ja suola koostuu atomeista metalleista (tapauksessamme kaliumista) ja happamasta jäännöksestä, joka sisältää fosforia (eli PO 4 -3 -fosfaattia).
3K 2 O + P 2 O 5 = 2K 3 RO 4
reaktiotyyppi - yhdiste (koska kaksi ainetta reagoi, mutta yksi muodostuu)
2). Suorita muunnoksia (ketju).
Ca → CaO → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → CaO
Ratkaisu
Tämän harjoituksen suorittamiseksi sinun on muistettava, että jokainen nuoli on yksi yhtälö (yksi kemiallinen reaktio). Numeroidaan jokainen nuoli. Siksi on tarpeen kirjoittaa 4 yhtälöä. Nuolen vasemmalle puolelle kirjoitettu aine (lähtöaine) reagoi ja oikealle kirjoitettu aine muodostuu reaktion tuloksena (reaktiotuote). Selvitetään nauhoituksen ensimmäinen osa:
Ca + …..→ CaO Huomaa, että yksinkertainen aine reagoi ja muodostuu oksidia. Tietäen menetelmät oksidien valmistamiseksi (nro 1) tulemme siihen tulokseen, että tässä reaktiossa on tarpeen lisätä -happea (O 2)
2Ca + O2 → 2CaO
Siirrytään muutokseen nro 2
CaO → Ca(OH) 2
CaO + ……→ Ca(OH) 2
Tulemme siihen tulokseen, että tässä on tarpeen soveltaa emäksisten oksidien ominaisuutta - vuorovaikutusta veden kanssa, koska vain tässä tapauksessa oksidista muodostuu emäs.
CaO + H 2 O → Ca(OH) 2
Siirrytään muutokseen nro 3
Ca(OH)2 → CaCO3
Ca(OH)2 + ….. = CaCO 3 + …….
Tulemme siihen tulokseen, että tässä puhutaan hiilidioksidista CO 2, koska vain vuorovaikutuksessa alkalien kanssa se muodostaa suolan (katso happooksidien ominaisuus nro 2)
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
Siirrytään muutokseen nro 4
CaCO3 → CaO
CaCO 3 = ….. CaO + ……
Tulemme siihen tulokseen, että täällä muodostuu enemmän CO 2:ta, koska CaCO 3 on liukenematon suola ja tällaisten aineiden hajoamisen aikana muodostuu oksideja.
CaCO 3 = CaO + CO 2
3). Minkä seuraavista aineista CO 2 on vuorovaikutuksessa? Kirjoita reaktioyhtälöt.
A). Kloorivetyhappo B). Natriumhydroksidi B). kaliumoksidi d). Vesi
D). Vety E). Rikki(IV)oksidi.
Määritämme, että CO 2 on hapan oksidi. Ja happamat oksidit reagoivat veden, emästen ja emäksisten oksidien kanssa... Siksi annetusta luettelosta valitsemme vastaukset B, C, D Ja juuri niiden kanssa kirjoitamme reaktioyhtälöt:
1). CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3
Ennen kuin alamme puhua oksidien kemiallisista ominaisuuksista, meidän on muistettava, että kaikki oksidit on jaettu 4 tyyppiin, nimittäin emäksisiin, happamiin, amfoteerisiin ja ei-suolaa muodostaviin. Minkä tahansa oksidin tyypin määrittämiseksi sinun on ensinnäkin ymmärrettävä, onko se edessäsi oleva metalli tai ei-metallioksidi, ja käytä sitten seuraavassa taulukossa esitettyä algoritmia (sinun on opittava se!) :
| Ei-metallioksidi | Metallioksidi |
| 1) Epämetallin hapetustila +1 tai +2 Johtopäätös: ei-suolaa muodostava oksidi Poikkeus: Cl 2 O ei ole suolaa muodostamaton oksidi |
1) Metallin hapetusaste +1 tai +2 Johtopäätös: metallioksidi on emäksistä Poikkeus: BeO, ZnO ja PbO eivät ole emäksisiä oksideja |
| 2) Hapetusaste on suurempi tai yhtä suuri kuin +3 Johtopäätös: happooksidi Poikkeus: Cl 2 O on hapan oksidi huolimatta kloorin hapetusasteesta +1 |
2) Metallin hapetusaste +3 tai +4 Johtopäätös: amfoteerinen oksidi Poikkeus: BeO, ZnO ja PbO ovat amfoteerisia, vaikka metallien hapetusaste on +2 3) Metallin hapetusaste +5, +6, +7 Johtopäätös: happooksidi |
Yllä mainittujen oksidityyppien lisäksi esittelemme myös kaksi muuta emäksisten oksidien alatyyppiä niiden kemiallisen aktiivisuuden perusteella, nimittäin aktiiviset emäksiset oksidit Ja matala-aktiiviset emäksiset oksidit.
- TO aktiiviset emäksiset oksidit Sisältää alkali- ja maa-alkalimetallien oksidit (kaikki ryhmien IA ja IIA alkuaineet, paitsi vety H, beryllium Be ja magnesium Mg). Esimerkiksi Na 2 O, CaO, Rb 2 O, SrO jne.
- TO matala-aktiiviset emäksiset oksidit sisällytämme kaikki tärkeimmät oksidit, jotka eivät sisälly luetteloon aktiiviset emäksiset oksidit. Esimerkiksi FeO, CuO, CrO jne.
On loogista olettaa, että aktiiviset emäksiset oksidit menevät usein sellaisiin reaktioihin, joita matala-aktiiviset eivät.
On huomattava, että huolimatta siitä, että vesi on itse asiassa ei-metallin oksidi (H 2 O), sen ominaisuuksia tarkastellaan yleensä erillään muiden oksidien ominaisuuksista. Tämä johtuu sen erityisen suuresta jakautumisesta ympärillämme olevaan maailmaan, ja siksi vesi ei useimmissa tapauksissa ole reagenssi, vaan väliaine, jossa voi tapahtua lukemattomia kemiallisia reaktioita. Usein se kuitenkin osallistuu suoraan erilaisiin muunnoksiin, erityisesti jotkut oksidiryhmät reagoivat sen kanssa.
Mitkä oksidit reagoivat veden kanssa?
Kaikista oksideista vedellä reagoida
vain:
1) kaikki aktiiviset emäksiset oksidit (alkalimetallin ja alkalimetallin oksidit);
2) kaikki happamat oksidit, paitsi piidioksidi (SiO 2);
nuo. Yllä olevasta seuraa, että vedellä täsmälleen älä reagoi:
1) kaikki matala-aktiiviset emäksiset oksidit;
2) kaikki amfoteeriset oksidit;
3) suolaa muodostamattomat oksidit (NO, N 2 O, CO, SiO).
Kyky määrittää, mitkä oksidit voivat reagoida veden kanssa jopa ilman kykyä kirjoittaa vastaavia reaktioyhtälöitä, mahdollistaa jo pisteiden saamisen joistakin kysymyksistä Unified State Exam -testiosassa.
Selvitetään nyt, kuinka tietyt oksidit reagoivat veden kanssa, ts. Opitaan kirjoittamaan vastaavat reaktioyhtälöt.
Aktiiviset emäksiset oksidit Reagoivat veden kanssa, muodostavat vastaavia hydroksideja. Muista, että vastaava metallioksidi on hydroksidi, joka sisältää metallin samassa hapetustilassa kuin oksidi. Joten esimerkiksi kun aktiiviset emäksiset oksidit K +1 2 O ja Ba +2 O reagoivat veden kanssa, muodostuu niitä vastaavia hydroksideja K +1 OH ja Ba +2 (OH) 2:
K2O + H2O = 2KOH- kaliumhydroksidi
BaO + H2O = Ba(OH)2– bariumhydroksidi
Kaikki aktiivisia emäksisiä oksideja vastaavat hydroksidit (alkalimetalli- ja alkalimetallioksidit) kuuluvat alkaleihin. Alkalit ovat kaikki metallihydroksidit, jotka liukenevat hyvin veteen, sekä heikosti liukeneva kalsiumhydroksidi Ca(OH) 2 (poikkeuksena).
Happamien oksidien vuorovaikutus veden kanssa sekä aktiivisten emäksisten oksidien reaktio veden kanssa johtaa vastaavien hydroksidien muodostumiseen. Vain happamien oksidien tapauksessa ne eivät vastaa emäksisiä, vaan happamia hydroksideja, joita useammin ns. happea sisältävät hapot. Muistetaan, että vastaava hapan oksidi on happea sisältävä happo, joka sisältää happoa muodostavan alkuaineen samassa hapetustilassa kuin oksidissa.
Jos siis esimerkiksi halutaan kirjoittaa yhtälö happaman oksidin SO 3 vuorovaikutukselle veden kanssa, on ensin muistettava koulun opetussuunnitelmassa tutkitut tärkeimmät rikkiä sisältävät hapot. Näitä ovat rikkivety H 2 S, rikkipitoiset H 2 SO 3 ja rikkihapot H 2 SO 4 . Rikkivetyhappo H 2 S, kuten on helppo nähdä, ei ole happea sisältävä, joten sen muodostuminen SO 3:n vuorovaikutuksessa veden kanssa voidaan välittömästi sulkea pois. Hapoista H 2 SO 3 ja H 2 SO 4 vain rikkihappo H 2 SO 4 sisältää rikkiä hapetustilassa +6, kuten SO 3 -oksidissa. Siksi juuri tämä muodostuu SO 3:n reaktiossa veden kanssa:
H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4
Samoin oksidi N 2 O 5, joka sisältää typpeä hapetustilassa +5, reagoi veden kanssa, muodostaa typpihappoa HNO 3, mutta ei missään tapauksessa typpipitoista HNO 2:ta, koska typpihapossa typen hapetusaste on sama kuin N 2 O 5 on yhtä suuri kuin +5 ja typessä - +3:
N +52O5 + H20 = 2HN +503
Oksidien vuorovaikutus keskenään
Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä selvästi, että suolaa muodostavien oksidien (happamien, emäksisten, amfoteeristen) joukossa reaktioita ei tapahdu melkein koskaan saman luokan oksidien välillä, ts. Suurimmassa osassa tapauksista vuorovaikutus on mahdotonta:
1) emäksinen oksidi + emäksinen oksidi ≠
2) happooksidi + happooksidi ≠
3) amfoteerinen oksidi + amfoteerinen oksidi ≠
Vuorovaikutus on lähes aina mahdollista eri tyyppeihin kuuluvien oksidien välillä, ts. melkein aina vuotavat reaktiot välillä:
1) emäksinen oksidi ja hapan oksidi;
2) amfoteerinen oksidi ja happooksidi;
3) amfoteerinen oksidi ja emäksinen oksidi.
Kaikkien tällaisten vuorovaikutusten seurauksena tuote on aina keskimääräistä (normaalia) suolaa.
Tarkastellaanpa kaikkia näitä vuorovaikutuspareja yksityiskohtaisemmin.
Vuorovaikutuksen seurauksena:
Me x O y + happooksidi, missä Me x O y – metallioksidi (emäksinen tai amfoteerinen)
muodostuu suola, joka koostuu metallikationista Me (alkuperäisestä Me x O y:stä) ja happooksidia vastaavasta hapon happojäännöksestä.
Yritetään esimerkiksi kirjoittaa vuorovaikutusyhtälöt seuraaville reagenssipareille:
Na 2 O + P 2 O 5 Ja Al 2O 3 + SO 3
Ensimmäisessä reagenssiparissa näemme emäksisen oksidin (Na 2 O) ja happaman oksidin (P 2 O 5). Toisessa - amfoteerinen oksidi (Al 2 O 3) ja hapan oksidi (SO 3).
Kuten jo mainittiin, emäksisen/amfoteerisen oksidin ja happaman oksidin vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu suola, joka koostuu metallikationista (alkuperäisestä emäksestä/amfoteerisesta oksidista) ja hapon happamasta jäännöksestä, joka vastaa alkuperäinen hapan oksidi.
Siten Na 2 O:n ja P 2 O 5:n vuorovaikutuksen pitäisi muodostaa suola, joka koostuu Na + -kationeista (Na 2 O:sta) ja happamasta jäännöksestä PO 4 3-, koska oksidi P +5 205 vastaa happoa H3P +5 O4. Nuo. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu natriumfosfaattia:
3Na 2O + P 2O 5 = 2Na 3PO 4- natriumfosfaatti
Al 2 O 3:n ja SO 3:n vuorovaikutuksen pitäisi puolestaan muodostaa suola, joka koostuu Al 3+ -kationeista (Al 2 O 3:sta) ja happamasta jäännöksestä SO 4 2-, koska oksidi S +6 O 3 vastaa happoa H2S +6 O4. Siten tämän reaktion tuloksena saadaan alumiinisulfaattia:
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3- alumiinisulfaatti
Tarkempaa on amfoteeristen ja emäksisten oksidien välinen vuorovaikutus. Nämä reaktiot suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, ja niiden esiintyminen on mahdollista johtuen siitä, että amfoteerinen oksidi ottaa itse asiassa happaman roolin. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu tietyn koostumuksen suola, joka koostuu metallikationista, joka muodostaa alkuperäisen emäksisen oksidin, ja "happojäännöksestä"/anionista, joka sisältää metallin amfoteerisesta oksidista. Tällaisen "happojäännöksen"/anionin yleinen kaava voidaan kirjoittaa muodossa MeO 2 x - , jossa Me on metalli amfoteerisesta oksidista ja x = 2 amfoteeristen oksidien tapauksessa, jonka yleinen kaava on muotoa Me + 2 O (ZnO, BeO, PbO) ja x = 1 – amfoteerisille oksideille, joiden yleinen kaava on muotoa Me +3 2 O 3 (esimerkiksi Al 2 O 3, Cr 2 O 3 ja Fe 2 O 3).
Yritetään kirjoittaa muistiin vuorovaikutusyhtälöt esimerkkinä
ZnO + Na2O Ja Al203 + BaO
Ensimmäisessä tapauksessa ZnO on amfoteerinen oksidi, jonka yleinen kaava on Me +2 O, ja Na 2 O on tyypillinen emäksinen oksidi. Edellä olevan mukaan niiden vuorovaikutuksen seurauksena pitäisi muodostua suola, joka koostuu emäksisen oksidin muodostavasta metallikationista, ts. meidän tapauksessamme Na + (Na 2 O:sta) ja "happojäännös"/anioni, jonka kaava on ZnO 2 2-, koska amfoteerisella oksidilla on yleinen kaava muotoa Me + 2 O. tuloksena oleva suola näyttää Na 2 ZnO 2:lta, jos sen yhden rakenneyksikön ("molekyylien") sähköinen neutraalisuus edellyttää:
ZnO + Na20 = t o=> Na 2 ZnO 2
Kun kyseessä on vuorovaikutuksessa oleva reagenssipari Al 2 O 3 ja BaO, ensimmäinen aine on amfoteerinen oksidi, jonka yleinen kaava on Me + 3 2 O 3, ja toinen on tyypillinen emäksinen oksidi. Tässä tapauksessa muodostuu suola, joka sisältää metallikationin pääoksidista, ts. Ba 2+ (BaO:sta) ja "happojäännös"/anioni AlO 2 -. Nuo. tuloksena olevan suolan kaava, jollei sen yhden rakenneyksikön ("molekyylien" sähköisen neutraalisuuden ehto on), on muotoa Ba(AlO 2) 2, ja itse vuorovaikutusyhtälö kirjoitetaan seuraavasti:
Al 2O 3 + BaO = t o=> Ba(AlO 2) 2
Kuten kirjoitimme yllä, reaktio tapahtuu melkein aina:
Me x O y + happooksidi,
jossa Me x O y on joko emäksinen tai amfoteerinen metallioksidi.
On kuitenkin muistettava kaksi "niukkaa" happooksidia - hiilidioksidi (CO 2) ja rikkidioksidi (SO 2). Niiden "uteliaisuus" piilee siinä, että ilmeisistä happamista ominaisuuksistaan huolimatta CO 2:n ja SO 2:n aktiivisuus ei riitä vuorovaikutukseen heikosti aktiivisten emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa. Metallien oksideista ne reagoivat vain aktiiviset emäksiset oksidit(alkalimetallin ja alkalimetallin oksidit). Esimerkiksi Na 2 O ja BaO, jotka ovat aktiivisia emäksisiä oksideja, voivat reagoida niiden kanssa:
CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3
SO 2 + BaO = BaSO 3
Vaikka oksidit CuO ja Al 2 O 3, jotka eivät liity aktiivisiin emäksisiin oksideihin, eivät reagoi CO 2:n ja SO 2:n kanssa:
CO 2 + CuO ≠
CO 2 + Al 2 O 3 ≠
SO 2 + CuO ≠
SO 2 + Al 2O 3 ≠
Oksidien vuorovaikutus happojen kanssa
Emäksiset ja amfoteeriset oksidit reagoivat happojen kanssa. Tässä tapauksessa muodostuu suoloja ja vettä:
FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O
Ei-suolaa muodostavat oksidit eivät reagoi happojen kanssa ollenkaan, ja happamat oksidit eivät useimmissa tapauksissa reagoi happojen kanssa.
Milloin hapan oksidi reagoi hapon kanssa?
Kun ratkaiset yhtenäisen valtiokokeen monivalintaosaa, sinun tulee olettaa ehdollisesti, että happamat oksidit eivät reagoi happamien oksidien tai happojen kanssa, paitsi seuraavissa tapauksissa:
1) piidioksidi, joka on hapan oksidi, reagoi fluorivetyhapon kanssa liukenemalla siihen. Erityisesti tämän reaktion ansiosta lasi voidaan liuottaa fluorivetyhappoon. Ylimääräisen HF:n tapauksessa reaktioyhtälöllä on muoto:
Si02 + 6HF = H2 + 2H2O,
ja HF-puutos:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
2) SO 2, koska se on hapan oksidi, reagoi helposti vetysulfidihapon kanssa H 2 S, kuten yhteissuhdetta:
S + 4 O 2 + 2 H 2 S - 2 = 3S 0 + 2 H 2 O
3) Fosfori(III)oksidi P 2 O 3 voi reagoida hapettavien happojen kanssa, joita ovat väkevä rikkihappo ja typpihappo pitoisuuksilta riippumatta. Tässä tapauksessa fosforin hapetusaste nousee +3:sta +5:een:
| P2O3 | + | 2H2SO4 | + | H2O | =t o=> | 2SO 2 | + | 2H3PO4 |
| (tiivis.) |
| 3 P2O3 | + | 4HNO3 | + | 7 H2O | =t o=> | 4NO | + | 6 H3PO4 |
| (yksityiskohtainen) |
| 2HNO3 | + | 3SO 2 | + | 2H2O | =t o=> | 3H2SO4 | + | 2NO |
| (yksityiskohtainen) |
Oksidien vuorovaikutus metallihydroksidien kanssa
Happamat oksidit reagoivat sekä emäksisten että amfoteeristen metallihydroksidien kanssa. Tämä tuottaa suolan, joka koostuu metallikationista (alkuperäisestä metallihydroksidista) ja happojäännöksestä, joka vastaa happooksidia.
SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
Happamat oksidit, jotka vastaavat moniemäksisiä happoja, voivat muodostaa sekä normaaleja että happamia suoloja emästen kanssa:
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
CO 2 + NaOH = NaHC03
P 2 O 5 + 6 KOH = 2K 3 PO 4 + 3 H 2 O
P2O5 + 4KOH = 2K2HPO4 + H2O
P2O5 + 2KOH + H2O = 2KH2PO4
"Finicky" oksidit CO 2 ja SO 2, joiden aktiivisuus, kuten jo mainittiin, ei riitä niiden reaktioon matala-aktiivisten emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa, reagoivat kuitenkin useimpien vastaavien metallihydroksidien kanssa. Tarkemmin sanottuna hiilidioksidi ja rikkidioksidi reagoivat liukenemattomien hydroksidien kanssa suspensionaan vedessä. Tässä tapauksessa vain perus O luonnollisia suoloja, joita kutsutaan hydroksikarbonaatteiksi ja hydroksosulfiiteiksi, ja välimuotoisten (normaalien) suolojen muodostuminen on mahdotonta:
2Zn(OH) 2 + CO 2 = (ZnOH) 2 CO 3 + H 2 O(ratkaisussa)
2Cu(OH)2 + CO 2 = (CuOH) 2CO 3 + H 2 O(ratkaisussa)
Hiilidioksidi ja rikkidioksidi eivät kuitenkaan reagoi lainkaan metallihydroksidien kanssa hapetustilassa +3, esimerkiksi Al(OH) 3, Cr(OH) 3 jne.
On myös huomattava, että piidioksidi (SiO 2) on erityisen inerttiä, ja sitä esiintyy useimmiten luonnossa tavallisen hiekan muodossa. Tämä oksidi on hapan, mutta metallihydroksidien joukossa se pystyy reagoimaan vain väkevien (50-60 %) alkaliliuosten kanssa sekä puhtaiden (kiinteiden) emästen kanssa fuusion aikana. Tässä tapauksessa muodostuu silikaatteja:
2NaOH + Si02 = t o=> Na 2 SiO 3 + H 2 O
Metallihydroksidien amfoteeriset oksidit reagoivat vain alkalien (alkali- ja maa-alkalimetallien hydroksidien) kanssa. Tässä tapauksessa, kun reaktio suoritetaan vesiliuoksissa, muodostuu liukoisia kompleksisia suoloja:
ZnO + 2NaOH + H2O = Na 2- natriumtetrahydroksosinkaatti
BeO + 2NaOH + H2O = Na 2- natriumtetrahydroksoberylaatti
AI203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na- natriumtetrahydroksialuminaatti
Cr2O3 + 6NaOH + 3H2O = 2Na3- natriumheksahydrokromaatti (III)
Ja kun nämä samat amfoteeriset oksidit fuusioidaan alkalien kanssa, saadaan suoloja, jotka koostuvat alkali- tai maa-alkalimetallikationista ja anionista, joka on tyyppiä MeO 2 x -, jossa x= 2 amfoteerisen oksidin tyypin Me +2 O tapauksessa ja x= 1 amfoteeriselle oksidille, jonka muoto on Me 2 +2 O 3:
ZnO + 2NaOH = t o=> Na 2 ZnO 2 + H 2 O
BeO + 2NaOH = t o=> Na 2 BeO 2 + H 2 O
Al 2O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaAlO 2 + H2O
Cr 2O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaCrO 2 + H 2O
Fe 2O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaFeO 2 + H 2 O
On huomattava, että suolat, jotka on saatu fuusioimalla amfoteerisia oksideja kiinteiden alkalien kanssa, voidaan helposti saada vastaavien kompleksisten suolojen liuoksista haihduttamalla ja myöhemmin kalsinoimalla:
Na2 = t o=> Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O
Na = t o=> NaAlO 2 + 2H 2 O
Oksidien vuorovaikutus keskimääräisten suolojen kanssa
Useimmiten keskisuuret suolat eivät reagoi oksidien kanssa.
Sinun tulee kuitenkin oppia seuraavat poikkeukset tähän sääntöön, joita kohtaa usein kokeessa.
Yksi näistä poikkeuksista on, että amfoteeriset oksidit sekä piidioksidi (SiO 2) syrjäyttävät rikkidioksidin (SO 2) ja hiilidioksidin (CO 2) kaasut jälkimmäisistä, kun ne sulautuvat sulfiittien ja karbonaattien kanssa. Esimerkiksi:
Al 2O 3 + Na 2CO 3 = t o=> 2NaAlO 2 + CO 2
Si02 + K 2SO 3 = t o=> K 2 SiO 3 + SO 2
Myös oksidien reaktiot suolojen kanssa voivat sisältää ehdollisesti rikkidioksidin ja hiilidioksidin vuorovaikutuksen vastaavien suolojen - sulfiittien ja karbonaattien - vesiliuosten tai suspensioiden kanssa, mikä johtaa happamien suolojen muodostumiseen:
Na 2CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2 NaHC03
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2
Myös rikkidioksidi syrjäyttää niistä hiilidioksidia, kun se kuljetetaan vesiliuosten tai karbonaattisuspensioiden läpi, koska rikkihappo on vahvempi ja stabiilimpi happo kuin hiilihappo:
K 2 CO 3 + SO 2 = K 2 SO 3 + CO 2
ORR, johon liittyy oksideja
Metalli- ja ei-metallioksidien pelkistys
Aivan kuten metallit voivat reagoida vähemmän aktiivisten metallien suolojen liuosten kanssa ja syrjäyttää viimeksi mainitut vapaassa muodossa, metallioksidit voivat kuumennettaessa reagoida myös aktiivisempien metallien kanssa.
Muistetaan, että metallien aktiivisuutta voidaan verrata joko metallien aktiivisuussarjoja käyttäen tai, jos yksi tai kaksi metallia ei ole aktiivisuussarjassa, niiden sijainnin perusteella toistensa suhteen jaksollisessa taulukossa: alempaan ja jättänyt metallin, sitä aktiivisempi se on. On myös hyödyllistä muistaa, että mikä tahansa metalli AHM- ja ALP-perheestä on aina aktiivisempi kuin metalli, joka ei ole ALM:n tai ALP:n edustaja.
Erityisesti aluminoterminen menetelmä, jota käytetään teollisuudessa vaikeasti pelkistyvien metallien, kuten kromin ja vanadiinin, saamiseksi, perustuu metallin vuorovaikutukseen vähemmän aktiivisen metallin oksidin kanssa:
Cr 2O 3 + 2Al = t o=> Al 2 O 3 + 2Cr
Aluminotermisessä prosessissa syntyy valtava määrä lämpöä ja reaktioseoksen lämpötila voi nousta yli 2000 o C:een.
Myös lähes kaikkien alumiinin oikealla puolella olevien aktiivisuussarjan metallien oksidit voidaan kuumennettaessa pelkistää vapaiksi metalleiksi vedyn (H 2), hiilen (C) ja hiilimonoksidin (CO) vaikutuksesta. Esimerkiksi:
Fe 2O 3 + 3CO = t o=> 2Fe + 3CO 2
CuO+C= t o=> Cu + CO
FeO + H2 = t o=> Fe + H2O
On huomattava, että jos metallilla voi olla useita hapetusasteita, jos käytetystä pelkistimestä puuttuu, oksidien epätäydellinen pelkistyminen on myös mahdollista. Esimerkiksi:
Fe 2 O 3 + CO =t o=> 2FeO + CO 2
4CuO + C = t o=> 2Cu 2O + CO 2
Aktiivisten metallien oksidit (alkali, maa-alkali, magnesium ja alumiini) vedyn ja hiilimonoksidin kanssa älä reagoi.
Aktiivisten metallien oksidit reagoivat kuitenkin hiilen kanssa, mutta eri tavalla kuin vähemmän aktiivisten metallien oksidit.
Unified State Examination -ohjelman puitteissa, jotta ei sekoitu, on oletettava, että aktiivisten metallien oksidien (jopa Al mukaan lukien) reaktion seurauksena hiilen kanssa muodostuu vapaata alkalimetallia, alkalia metalli, Mg ja Al on mahdotonta. Tällaisissa tapauksissa muodostuu metallikarbidia ja hiilimonoksidia. Esimerkiksi:
2Al 2O 3 + 9C = t o=> Al 4 C 3 + 6CO
CaO + 3C = t o=> CaC 2 + CO
Metallit voivat usein pelkistää epämetallien oksidit vapaiksi epämetalleiksi. Esimerkiksi kuumennettaessa hiilen ja piin oksidit reagoivat alkalin, maa-alkalimetallien ja magnesiumin kanssa:
CO2 + 2Mg = t o=> 2MgO + C
SiO2 + 2Mg = t o=>Si + 2MgO
Magnesiumin ylimäärällä jälkimmäinen vuorovaikutus voi myös johtaa muodostumiseen magnesiumsilidi Mg2Si:
SiO2 + 4Mg = t o=> Mg2Si + 2 MgO
Typen oksideja voidaan pelkistää suhteellisen helposti myös vähemmän aktiivisilla metalleilla, kuten sinkillä tai kuparilla:
Zn + 2NO = t o=> ZnO + N 2
NO 2 + 2Cu = t o=> 2CuO + N 2
Oksidien vuorovaikutus hapen kanssa
Jotta voisit vastata kysymykseen, reagoiko jokin oksidi hapen (O 2) kanssa todellisen yhtenäisen valtiontutkinnon tehtävissä, sinun on ensin muistettava, että hapen kanssa reagoivat oksidit (niistä, joita saatat kohdata itse kokeessa) voivat muodostaa vain kemiallisia elementtejä luettelosta:
Kaikkien muiden kemiallisten alkuaineiden oksidit, jotka löytyvät todellisesta Unified State -kokeesta, reagoivat hapen kanssa ei (!).
Yllä lueteltujen elementtien luettelon visuaalisempaa ja kätevämpää muistamista varten mielestäni seuraava kuva on kätevä:
Kaikki kemialliset alkuaineet, jotka pystyvät muodostamaan oksideja, jotka reagoivat hapen kanssa (kokeissa havaittuista)
Ensinnäkin lueteltujen alkuaineiden joukossa on otettava huomioon typpi N, koska sen oksidien ja hapen välinen suhde eroaa huomattavasti muiden alkuaineiden oksideista yllä olevassa luettelossa.
On syytä muistaa selvästi, että typpi voi muodostaa yhteensä viisi oksidia, nimittäin:
Kaikista typen oksideista, jotka voivat reagoida hapen kanssa vain EI. Tämä reaktio tapahtuu erittäin helposti, kun NO sekoitetaan sekä puhtaan hapen että ilman kanssa. Tässä tapauksessa havaitaan kaasun värin nopea muutos värittömästä (NO) ruskeaksi (NO 2):
| 2NO | + | O2 | = | 2NO 2 |
| väritön | ruskea |
Vastatakseni kysymykseen - reagoiko minkä tahansa muun edellä lueteltujen kemiallisten alkuaineiden oksidi hapen kanssa (ts. KANSSA,Si, P, S, Cu, Mn, Fe, Cr) — Ensinnäkin sinun on muistettava ne perus hapetusaste (CO). Täällä he ovat :
Seuraavaksi sinun on muistettava se tosiasia, että edellä mainittujen kemiallisten alkuaineiden mahdollisista oksideista vain ne, jotka sisältävät alkuaineen vähimmäishapetustilassa edellä mainittujen joukossa, reagoivat hapen kanssa. Tässä tapauksessa elementin hapetusaste kasvaa lähimpään mahdolliseen positiiviseen arvoon:
| elementti |
Sen oksidien suhdehapelle |
| KANSSA | Vähimmäisarvo hiilen tärkeimpien positiivisten hapetustilojen joukossa on yhtä suuri kuin +2
, ja lähin positiivinen on +4
. Siten vain CO reagoi hapen kanssa oksideista C +2 O ja C +4 O 2. Tässä tapauksessa reaktio tapahtuu: 2C +20 + O2 = t o=> 2C +4O 2 CO 2 + O 2 ≠- reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +4 – korkein hiilen hapettumisaste. |
| Si | Piin tärkeimpien positiivisten hapetustilojen joukossa minimi on +2 ja lähin positiivinen sitä +4. Siten vain SiO reagoi hapen kanssa Si +2 O ja Si +4 O 2 oksideista. Joistakin oksidien SiO ja SiO 2 ominaisuuksista johtuen oksidin Si + 2 O vain osan piiatomeista hapettuminen on mahdollista. sen vuorovaikutuksen seurauksena hapen kanssa muodostuu sekaoksidia, joka sisältää sekä piitä hapetustilassa +2 että piitä hapetustilassa +4, nimittäin Si 2 O 3 (Si +2 O·Si +4 O 2): 4Si +20 + O2 = t o=> 2Si +2,+42O3 (Si +2O·Si +4O2) SiO 2 + O 2 ≠- reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +4 – piin korkein hapetusaste. |
| P | Fosforin pääasiallisista positiivisista hapetusasteista minimi on +3 ja lähin positiivinen sitä +5. Siten vain P 2 O 3 reagoi hapen kanssa oksideista P +3 2 O 3 ja P +5 2 O 5. Tässä tapauksessa fosforin lisähapetuksen reaktio hapen kanssa tapahtuu hapetustilasta +3 hapetustilaan +5: P +3 2O 3 + O 2 = t o=> P +5 2 O 5 P +5 2 O 5 + O 2 ≠- reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +5 – fosforin korkein hapetusaste. |
| S | Rikin pääasiallisista positiivisista hapetusasteista minimi on +4 ja sitä lähin positiivinen hapetusaste on +6. Siten vain S02 reagoi hapen kanssa oksideista S +4 O 2 ja S +6 O 3. Tässä tapauksessa reaktio tapahtuu: 2S +402 + O2 = t o=> 2S +6 O 3 2S +6 O 3 + O 2 ≠- reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +6 – korkein rikin hapetusaste. |
| Cu | Kuparin positiivisten hapetustilojen minimi on +1, ja sitä lähin arvo on positiivinen (ja ainoa) +2. Siten vain Cu 2 O reagoi hapen kanssa oksideista Cu +1 2 O, Cu +2 O. Tässä tapauksessa reaktio tapahtuu: 2Cu +120 + O2 = t o=> 4 Cu +2 O CuO + O 2 ≠- reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +2 – kuparin korkein hapetusaste. |
| Cr | Kromin tärkeimpien positiivisten hapetustilojen joukossa minimi on +2 ja sitä lähimpänä oleva positiivinen on +3. Siten vain CrO reagoi hapen kanssa oksideista Cr +2 O, Cr +3 2 O 3 ja Cr +6 O 3, samalla kun se hapettuu hapen vaikutuksesta seuraavaan (mahdolliseen) positiiviseen hapetustilaan, ts. +3: 4Cr +20 + O2 = t o=> 2Cr +3 2 O 3 Cr +3 2 O 3 + O 2 ≠- reaktio ei etene huolimatta siitä, että kromioksidia on olemassa ja hapetusaste on suurempi kuin +3 (Cr +6 O 3). Tämän reaktion tapahtumisen mahdottomuus johtuu siitä, että sen hypoteettiseen toteutukseen tarvittava kuumennus ylittää suuresti Cr03-oksidin hajoamislämpötilan. Cr +6 O 3 + O 2 ≠ — tämä reaktio ei voi periaatteessa edetä, koska +6 on kromin korkein hapetusaste. |
| Mn | Mangaanin pääasiallisista positiivisista hapetusasteista minimi on +2 ja lähin positiivinen on +4. Siten mahdollisista oksideista Mn +2 O, Mn +4 O 2, Mn +6 O 3 ja Mn +7 2 O 7 vain MnO reagoi hapen kanssa samalla, kun se hapettuu hapen vaikutuksesta seuraavaan (mahdolliseen) positiiviseen hapetustilaan. , t.e. +4: 2Mn +20 + O2 = t o=> 2Mn +4O2 sillä aikaa: Mn +402 + O2 ≠ Ja Mn +603 + O2 ≠- reaktioita ei tapahdu huolimatta siitä, että Mn:ää sisältävää mangaanioksidia Mn 2 O 7 on hapetustilassa yli +4 ja +6. Tämä johtuu siitä, että Mn-oksidien hypoteettinen lisähapetus edellyttää +4 O2 ja Mn +6 O 3 -kuumennus ylittää merkittävästi tuloksena olevien oksidien MnO 3 ja Mn 2 O 7 hajoamislämpötilan. Mn +7 2O 7 + O 2 ≠- Tämä reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska +7 – mangaanin korkein hapetusaste. |
| Fe | Minimi raudan tärkeimpien positiivisten hapetustilojen joukossa on yhtä suuri +2
, ja lähin mahdollisista on +3
. Huolimatta siitä, että raudan hapetusaste on +6, hapanta oksidia FeO 3, samoin kuin vastaavaa "rauta" -happoa, ei ole olemassa. Näin ollen rautaoksideista vain ne oksidit, jotka sisältävät Fe:tä hapetustilassa +2, voivat reagoida hapen kanssa. Se on joko Fe-oksidia +2 O tai sekoitettu rautaoksidi Fe +2 ,+3 3 O 4 (rauta-asteikko):
sekoitettu oksidi Fe +2,+3 304 voidaan hapettaa Fe:ksi +3 2 O 3:
Fe +3 2 O 3 + O 2 ≠ - tämä reaktio on periaatteessa mahdotonta, koska Rautaa sisältäviä oksideja, joiden hapetusaste on yli +3, ei ole. |
Ladataan...
