Кислотно-основные свойства высших оксидов и их гидроксидов у элементов третьего периода

Таким образом, свойства оксидов закономерно изменяются от основных через амфотерные к кислотным. Такой переход справедлив для оксидов всех периодов, кроме первого и седьмого.

Пример 4. Определите характер оксидов N₂O₃, SrO, SnO, FeO, CO, Mn₂O₇, TiO₂ и подтвердите его соответствующими уравнениями химических реакций. Назовите оксиды и напишите их графические формулы.

Решение:Оксид N₂O₃ образован атомом неметалла, следовательно, проявляет кислотные свойства, которые можно подтвердить уравнениями химических реакций оксида с раствором щелочи или основным оксидом. В результате образуются соли, в которых атом азота находится в степени окисления (+3), т.е. соли азотистой кислоты:

N₂O₃ + 2NaOH = 2NaNO₂ + H₂O;

N₂O₃ + CaO = Ca(NO₂)₂.

Графическая формула оксида азота (III) O = N – O – N = O

Оксид SrO образован щелочно-земельным металлом, стронцием, т.е. металлом второй группы главной подгруппы, поэтому проявляет основные свойства, которые можно доказать уравнениями реакций оксида с кислотой или кислотным оксидом:

SrO + H₂SO₄ = SrSO₄ + H₂O;

SrO + SO₃ = SrSO₄ .

Графическая формула оксида стронция Sr = O.

Оксид SnO, несмотря на степень окисления +2, проявляет амфотерные свойства, потому что все оксиды олова облают амфотерными свойствами из-за положения металла в Периодической системе. Олово находится в главной подгруппе четвертой группы. SnO образует соли при взаимодействии и с кислотами, и со щелочами:

SnO + 2HCl = SnCl₂ + H₂O

SnO + 2NaOH = Na₂SnO₂ + H₂O (при сплавлении).

Графическая формула оксида олова (II) Sn = O.

В оксиде железа FeO степень окисления Fe равна +2. Железо находится в побочной подгруппе восьмой группы, является d-элементом. Но в низшей степени окисления d-элементы, как правило, проявляют основные свойства. Поэтому, оксид железа (II) будет взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами, но не взаимодействует с основаниями. Например:

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O;

FeO + SiO₂ = FeSiO₃ (при сплавлении).

Графическая формула оксида железа (II) Fe = O.

Оксид углерода (II) СО образован неметаллом, но он не обладает кислотно-основными свойствами. Оксид углерода (II) принадлежит к малочисленной группе несолеобразующих оксидов.

Графическая формула оксида углерода (II) С = O.

В оксиде марганца Mn₂O₇ степень окисления Mn равна +7. Марганец находится в побочной подгруппе седьмой группы, является d-элементом. В высшей степени окисления (выше +5) d-элементы, как правило, проявляют кислотные свойства. Поэтому, оксид марганца(VII) Mn₂O₇ будет взаимодействовать с основаниями и основными оксидами, но не будет взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами.

Mn₂O₇ + Ba(OH)₂ = Ba(MnO₄)₂ + H₂O;

Mn₂O₇ + K₂O = 2KMnO₄ .

Графическая формула оксида марганца (VII).

В оксиде титана TiO₂ степень окисления Тi равна +4. Титан находится в побочной подгруппе четвертой группы, является d-элементом с амфотерными свойствами. Поэтому TiO₂ является амфотерным оксидом. Следовательно, TIO₂ может реагировать как с кислотными оксидами, так и с основными, а также взаимодействует с кислотами и со щелочами. Например:

TiO₂ + 4HCl = TiCl₄ + 2H₂O

TiO₂ + 2NaOH = Na₂TiO₃ + H₂O (при сплавлении).

Графическая формула оксида титана (IV) О = Ti = O.

Пример 5.Составьте эмпирические формулы оксидов, соответствующие гидроксидам H₂SO₄, Fe(OH)₂, HClO₄, Cr(OH)₃ и H₃PO₄.

Решение: Чтобы составить эмпирическую формулу оксида, соответствующего кислоте, необходимо помнить, что степень окисления элемента в кислоте и оксиде должна быть одинаковой, например, H₂S⁺⁶O₄, S⁺⁶O₃ (шесть разделить на два получится коэффициент при кислороде равный трем). Если коэффициенты нечетные, то они проставляются, как показано на схеме:

+7 +7 -2 HClO4, Cl2O7	+5 +5 -2 H3PO4, P2O5

H₂S⁺⁶O₄ → S⁺⁶O₃ Fe⁺²(OH)₂ → Fe⁺²O Cr(OH)₃ → Cr₂⁺³O₃

Пример 6.Какие из приведённых оксидов будут реагировать с а) соляной кислотой; б) гидроксидом калия: Na₂O, FeO, SiO₂, N₂O, ZnO? Ответ поясните. Составьте уравнения реакций.

Решение:

Оксид азота (I) N₂O относиться к группе несолеообразующих оксидов, поэтому он не взаимодействует ни с соляной кислотой, ни с гидроксидом калия.

Оксид натрия Na₂O и оксид железа (II) FeO являются основными оксидами, поэтому они могут реагировать с соляной кислотой и не могут реагировать с гидроксидом калия:

Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O,

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O.

Оксид кремния (IV) SiO₂ является кислотным оксидом, т.к. кремний является неметаллом, поэтому он будет взаимодействовать с гидроксидом калия и не будет взаимодействовать с соляной кислотой:

SiO₂ + 2KOH = K₂SiO₃ + H₂O (при сплавлении).

Оксид цинка ZnO является амфотерным, поэтому он будет реагировать и с гидроксидом калия, и с соляной кислотой:

ZnO + 2KOH = K₂ZnO₂ + H₂O (при сплавлении);

ZnO + 2HCl = 2ZnCl₂ + H₂O.

Приведенные примеры завершают рассмотрение классификации, номенклатуры и свойств оксидов, как класса неорганических соединений.

Гидроксиды

Гидроксиды – сложные неорганические вещества, имеющие в составе гидроксильную группу – ОН, соединенную с атомами различных химических элементов. По свойствам они подразделяются на основания, кислоты и амфотерные гидроксиды (рис. 4). Подразделение зависит от того, к какой группе принадлежит оксид, соответствующий гидроксиду. Важно отметить, что из основного оксида, никогда не получится кислотный или амфотерный гидроксид.

Рис. 4. Классификация гидроксидов.