Применение кислотных оксидов. Основные оксиды

Кислотные оксиды: химические свойства, получение, применение

Все химические соединения, существующие в природе, делятся на органические и неорганические. Среди последних выделяют следующие классы: оксиды, гидроксиды, соли. Гидроксиды подразделяются на основы, кислоты и амфотерные. Среди оксидов также можно выделить кислотные, основные и амфотерные. Вещества последней группы могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.

Химические свойства кислотных оксидов

Такие вещества имеют своеобразные химические свойства. Кислотные оксиды способны вступать в химические реакции только с основными гидроксидами и оксидами. К этой группе химических соединений относятся такие вещества, как углекислый газ, диоксид и триоксид серы, триоксид хрома, гептаоксид марганца, пентаоксид фосфора, триоксид и пентаоксид хлора, тетра- и пентаоксид азота, диоксид кремния.

Физические свойства и применение кислотных оксидов

Существует довольно много различных по своим физическим свойствам кислотных оксидов, поэтому возможно их использование в самых разных сферах промышленности.

Триоксид серы

Чаще всего данное соединение используется в химической отрасли промышленности. Оно является промежуточным продуктом, образующимся в процессе получения сульфатной кислоты. Данный процесс заключается в том, что пирит железа сжигают, получая при этом диоксид серы, далее последний подвергают химической реакции с кислородом, вследствие которой образуется триоксид. Далее из триоксида путем добавления к нему воды синтезируют серную кислоту. При нормальных условиях это вещество представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом. При температуре же ниже шестнадцати градусов по Цельсию триоксид серы застывает, образуя кристаллы.

Пентаоксид фосфора

Кислотные оксиды также включают в свой список пентаоксид фосфора. Он представляет собой белое снегообразное вещество. Применяют его как водоотнимающее средство из-за того, что он очень активно вступает во взаимодействие с водой, образуя при этом фосфорную кислоту (также он используется в химической промышленности для ее добывания).

Углекислый газ

Это самый распространенный в природе из кислотных оксидов. Содержание данного газа в составе атмосферы Земли — около одного процента. В нормальных условиях данное вещество представляет собой газ, не имеющий ни цвета, ни запаха. Диоксид углерода широко используется в пищевой промышленности: для производства газированных напитков, в качестве разрыхлителя теста, как консервант (под обозначением Е290). Сжиженный углекислый газ применяется для изготовления огнетушителей. Также данное вещество играет огромную роль в природе — для совершения фотосинтеза, в результате которого образуется жизненно важный для животных кислород. Растениям необходим именно углекислый газ. Данное вещество выделяется при горении всех без исключения органических химических соединений.

Диоксид кремния

В нормальных условиях имеет вид бесцветных кристаллов. В природе его можно встретить в виде множества разнообразных минералов, таких как кварц, хрусталь, халцедон, яшма, топаз, аметист, морион. Данный кислотный оксид активно используется в производстве керамики, стекла, абразивных материалов, бетонных изделий, волокно-оптических кабелей. Также данное вещество применяется в радиотехнике. В пищевой промышленности его применяют в виде добавки, зашифрованной под названием Е551. Здесь он используется для сохранения первоначальной формы и консистенции продукта. Данную пищевую добавку можно найти, к примеру, в растворимом кофе. Кроме того, диоксид кремния используют в производстве зубных паст.

Гептаоксид марганца

Данное вещество представляет собой буро-зеленую массу. Используется оно в основном для синтеза марганцевой кислоты путем добавления к оксиду воды.

Пентаоксид азота

Он представляет собой твердое бесцветное вещество, имеющее форму кристаллов. Применяют его в большинстве случаев в химической промышленности для получения азотной кислоты или других оксидов азота.

Триоксид и тетраоксид хлора

Первый представляет собой газ зелено-желтого цвета, второй — такой же расцветки жидкость. Используются они в основном в химической промышленности для получения соответствующих хлористых кислот.

Получение кислотных оксидов

Вещества данной группы возможно получить вследствие разложения кислот под воздействием высоких температур. В таком случае образуется нужное вещество и вода. Примеры реакций: Н₂СО₃ = Н₂О + СО₂; 2Н₃РО₄ = 3Н₂О + Р₂О₅. Гептаоксид марганца можно получить в результате воздействия на перманганат калия концентрированного раствора сульфатной кислоты. Вследствие этой реакции образуются нужное вещество, сульфат калия и вода. Углекислый газ можно получить вследствие разложения карбоновой кислоты, взаимодействия карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, реакций пищевой соды с лимонной кислотой.

Заключение

Подведя итог всему написанному выше, можно сказать, что кислотные оксиды получили широкое применение в химической промышленности. Лишь некоторые из них используются также в пищевой и других отраслях.

Кислотные оксиды — это большая группа неорганических химических соединений, которые имеют большое значение и могут применяться для получения самых разнообразных кислородосодержащих кислот. Также в эту группу входят два важнейших вещества: углекислый газ и диоксид кремния, первый из которых играет огромную роль в природе, а второй представлен в форме многих минералов, часто использующихся в изготовлении украшений.

Свойства оксидов

Основные оксиды

Кислотные оксиды

Свойства оксидов

Оксиды — это сложные химические вещества, представляющие собой химические соединения простых элементов с кислородом. Они бывают солеобразующими и не образующие соли. При этом солеобразующие бывают 3-х типов: основными (от слова «основание»), кислотными и амфотерными.
Примером окислов, не образующих соли, могут быть: NO (окись азота) — представляет собой бесцветный газ, без запаха. Он образуется во время грозы в атмосфере. CO (окись углерода) — газ без запаха, образуется при сгорании угля. Его обычно называют угарным газом. Существуют и другие окислы, не образующие соли. Теперь разберём подробнее каждый вид солеобразующих окислов.

Основные оксиды

Основные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами. Например, к основным относятся следующие:
K₂O (окись калия), CaO (окись кальция), FeO (окись железа 2-валентного).

Рассмотрим химические свойства оксидов на примерах

1. Взаимодействие с водой:
— взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи)

CaO+H₂O→ Ca(OH)₂ (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)

2. Взаимодействие с кислотами:
— взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде)

CaO+H₂SO₄→ CaSO₄+ H₂O (Кристаллы этого вещества CaSO₄ известны всем под названием «гипс»).

3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли

CaO+CO₂→ CaCO₃ (Это вещество известно всем — обычный мел!)

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами.

Примерами кислотных окислов могут быть:

CO₂ (всем известный углекислый газ), P₂O₅ — оксид фосфора (образуется при сгорании на воздухе белого фосфора), SO₃ — триокись серы — это вещество используют для получения серной кислоты.

— химическая реакция с водой

CO₂+H₂O→ H₂CO₃ — это вещество — угольная кислота — одна из слабых кислот, её добавляют в газированную воду для «пузырьков» газа. С повышением температуры растворимость газа в воде уменьшается, а его излишек выходит в виде пузырьков.

— реакция с щелочами (основаниями):

CO₂+2NaOH→ Na₂CO₃+H₂O- образовавшееся вещество (соль) широко используется в хозяйстве. Её название — кальцинированная сода или стиральная сода, — отличное моющее средство для подгоревших кастрюль, жира, пригара. Голыми руками работать не рекомендую!

— реакция с основными оксидами:

CO₂+MgO→ MgCO₃ — получившая соль — карбонат магния — ещё называется «горькая соль».

Амфотерные оксиды

Амфотерные оксиды — это сложные химические вещества, также относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово «амфотерный» в нашем случае относится к оксидам металлов.

Примером амфотерных оксидов могут быть:

ZnO — окись цинка (белый порошок, часто применяемый в медицине для изготовления масок и кремов), Al₂O₃ — окись алюминия (называют еще «глинозёмом»).

Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами. Например:

— реакция с кислотным оксидом:

ZnO+H₂CO₃→ ZnCO₃ + H₂O — Образовавшееся вещество — раствор соли «карбоната цинка» в воде.

— реакция с основаниями:

ZnO+2NaOH→ Na₂ZnO₂+H₂O — полученное вещество — двойная соль натрия и цинка.

Получение оксидов

Получение оксидов производят различными способами. Это может происходить физическим и химическим способами. Самым простым способом является химическое взаимодействие простых элементов с кислородом. Например, результатом процесса горения или одним из продуктов этой химической реакции являются оксиды. Например, если раскалённое железный прутик, да и не только железный (можно взять цинк Zn, олово Sn, свинец Pb, медь Cu, — вообщем то, что имеется под рукой) поместить в колбу с кислородом, то произойдёт химическая реакция окисления железа, которая сопровождается яркой вспышкой и искрами. Продуктом реакции будет чёрный порошок оксида железа FeO:

Полностью аналогичны химические реакции с другими металлами и неметаллами. Цинк сгорает в кислороде с образованием окисла цинка

Горение угля сопровождается образованием сразу двух окислов: угарного газа и углекислого газа

2C+O₂→ 2CO — образование угарного газа.

C+O₂→ CO₂ — образование углекислого газа. Этот газ образуется если кислорода имеется в более, чем достаточном количестве, то есть в любом случае сначала протекает реакция с образованием угарного газа, а потом угарный газ окисляется, превращаясь в углекислый газ.

Получение оксидов можно осуществить другим способом — путём химической реакции разложения. Например, для получения окисла железа или окисла алюминия необходимо прокалить на огне соответствующие основания этих металлов:

Твёрдый оксид алюминия — минерал корунд Оксид железа (III). Поверхность планеты Марс имеет красновато-оранжевый цвет из-за наличия в грунте оксида железа (III). Твёрдый оксид алюминия — корунд Растворы оксидов

2Al(OH)₃→ Al₂O₃+3H₂O,
а также при разложении отдельных кислот:

Получение оксидов можно осуществить из солей металлов при сильном нагревании:

CaCO₃→ CaO+CO₂ — прокаливанием мела получают окись кальция (или негашенную известь) и углекислый газ.

2Cu(NO₃)₂→ 2CuO + 4NO₂ + O₂ — в этой реакции разложения получается сразу два окисла: меди CuO (чёрного цвета) и азота NO₂ (его ещё называют бурым газом из-за его действительно бурого цвета).

Ещё одним способом, которым можно осуществить получение окислов — это окислительно-восстановительные реакции

Оксиды хлора

Известны следующие оксиды хлора: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇. Все они, за исключением Cl₂O₇, имеют желтую или оранжевую окраску и не устойчивы, особенно ClO₂, Cl₂O₆. Все оксиды хлора взрывоопасны и являются очень сильными окислителями.

Реагируя с водой, они образуют соответствующие кислородсодержащие и хлорсодержащие кислоты:

Так, Cl₂O — кислотный оксид хлора хлорноватистой кислоты.

Cl₂O + H₂O→ 2HClO — Хлорноватистая кислота

ClO₂ — кислотный оксид хлора хлорноватистой и хлорноватой кислоты, так как при химической реакции с водой образует сразу две этих кислоты:

Cl₂O₆ — тоже кислотный оксид хлора хлорноватой и хлорной кислот:

И, наконец, Cl₂O₇ — бесцветная жидкость — кислотный оксид хлора хлорной кислоты:

Оксиды азота

Азот — газ, который образует 5 различных соединений с кислородом — 5 оксидов азота. А именно:

— N₂O — гемиоксид азота. Другое его название известно в медицине под названием веселящий газ или закись азота — это бесцветный сладковатый и приятный на вкус на газ.
— NO — моноксид азота — бесцветный, не имеющий ни запаха ни вкуса газ.
— N₂O₃ — азотистый ангидрид — бесцветное кристаллическое вещество
— NO₂ — диоксид азота. Другое его название — бурый газ — газ действительно имеет буро-коричневый цвет
— N₂O₅ — азотный ангидрид — синяя жидкость, кипящая при температуре 3,5 0 C

Из всех этих перечисленных соединений азота наибольший интерес в промышленности представляют NO — моноксид азота и NO₂ — диоксид азота. Моноксид азота (NO) и закись азота N₂O не реагируют ни с водой, ни с щелочами. Азотистый ангидрид (N₂O₃) при реакции с водой образует слабую и неустойчивую азотистую кислоту HNO₂, которая на воздухе постепенно переходит в более стойкое химическое вещество азотную кислоту Рассмотрим некоторые химические свойства оксидов азота:

Реакция с водой:

2NO₂ + H₂O→ HNO₃ + HNO₂ — образуется сразу 2 кислоты: азотная кислота HNO₃ и азотистая кислота.

Реакция с щелочью:

2NO₂ + 2NaOH→ NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O — образуются две соли: нитрат натрия NaNO₃ (или натриевая селитра) и нитрит натрия (соль азотистой кислоты).

Реакция с солями:

2NO₂ + Na₂CO₃→ NaNO₃ + NaNO₂ + CO₂ — образуются образуются две соли: нитрат натрия и нитрит натрия, и выделяется углекислый газ.

Получают диоксид азота (NO₂) из моноксида азота (NO) с помощью химической реакции соединения c кислородом:

Оксиды железа

Железо образует два оксида: FeO — оксид железа (2-валентный) — порошок чёрного цвета, который получают восстановлением оксида железа (3-валентного) угарным газом по следующей химической реакции:

Этот основной оксид, легко вступающий в реакции с кислотами. Он обладает восстановительными свойствами и быстро окисляется в оксид железа (3-валентный).

Оксид железа (3-валентный) — красно-бурый порошок (гематит), обладающий амфотерными свойствами (может взаимодействовать и с кислотами и со щелочами). Но кислотные свойства этого оксида выражены настолько слабо, что наиболее часто он его используют, как основной оксид .

Есть ещё так называемы смешанный оксид железа Fe₃O₄. Он образуется при горении железа, хорошо проводит электрический ток и обладает магнитными свойствами (его называют магнитным железняком или магнетитом). Если железо сгорает, то в результате реакции горения образуется окалина, состоящая сразу из двух оксидов: оксида железа (III) и (II) валентные.

Оксид серы

Оксид серы SO₂ — или сернистый газ относится к кислотным оксидам, но кислоту не образует, хотя отлично растворяется в воде — 40л оксида серы в 1 л воды (для удобства составления химических уравнений такой раствор называют сернистой кислотой).

При нормальных обстоятельствах — это бесцветный газ с резким и удушливым запахом горелой серы. При температуре всего -10 0 C его можно перевести в жидкое состояние.

В присутствии катализатора -оксида ванадия (V₂O₅) оксид серы присоединяет кислород и превращается в триоксид серы

Растворённый в воде сернистый газ — оксид серы SO₂ — очень медленно окисляется, в результате чего сам раствор превращается в серную кислоту

Если сернистый газ пропускать через раствор щелочи, например, гидроксида натрия, то образуется сульфит натрия (или гидросульфит — смотря сколько взять щёлочи и сернистого газа)

NaOH + SO₂→ NaHSO₃ — сернистый газ взят в избытке

Если сернистый газ не реагирует с водой, то почему его водный раствор даёт кислую реакцию?! Да, не реагирует, но он сам окисляется в воде, присоединяя к себе кислород. И получается, что в воде накапливаются свободные атомы водорода, которые и дают кислую реакцию (можете проверить каким-нибудь индикатором!)

CHEMEGE.RU

Подготовка к ЕГЭ по химии и олимпиадам

Химические свойства кислотных оксидов

Химические свойства кислотных оксидов

1. Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами и основаниями с образованием солей.

При этом действует правило — хотя бы одному из оксидов должен соответствовать сильный гидроксид (кислота или щелочь).

Кислотные оксиды сильных и растворимых кислот взаимодействуют с любыми основными оксидами и основаниями:

Кислотные оксиды нерастворимых в воде и неустойчивых или летучих кислот взаимодействуют только с сильными основаниями (щелочами) и их оксидами. При этом возможно образование кислых и основных солей, в зависимости от соотношения и состава реагентов.

Например , оксид натрия взаимодействует с оксидом углерода (IV), а оксид меди (II), которому соответствует нерастворимое основание Cu(OH)₂ — практически не взаимодействует с оксидом углерода (IV):

CuO + CO₂ ≠

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием кислот.

Исключение — оксид кремния, которому соответствует нерастворимая кремниевая кислота. Оксиды, которым соответствуют неустойчивые кислоты, как правило, реагируют с водой обратимо и в очень малой степени.

3. Кислотные оксиды взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием соли или соли и воды.

Обратите внимание — с амфотерными оксидами и гидроксидами взаимодействуют, как правило, только оксиды сильных или средних кислот!

Например , ангидрид серной кислоты (оксид серы (VI)) взаимодействует с оксидом алюминия и гидроксидом алюминия с образованием соли — сульфата алюминия:

А вот оксид углерода (IV), которому соответствует слабая угольная кислота, с оксидом алюминия и гидроксидом алюминия уже не взаимодействует:

4. Кислотные оксиды взаимодействуют с солями летучих кислот.

При этом действует правило: в расплаве менее летучие кислоты и их оксиды вытесняют более летучие кислоты и их оксиды из их солей.

Например , твердый оксид кремния SiO₂ вытеснит более летучий углекислый газ из карбоната кальция при сплавлении:

5. Кислотные оксиды способны проявлять окислительные свойства.

Как правило, оксиды элементов в высшей степени окисления — типичные окислители (SO₃, N₂O₅, CrO₃ и др.). Сильные окислительные свойства проявляют и некоторые элементы с промежуточной степенью окисления (NO₂ и др.).

6. Восстановительные свойства.

Восстановительные свойства, как правило, проявляют оксиды элементов в промежуточной степени окисления (CO, NO, SO₂ и др.). При этом они окисляются до высшей или ближайшей устойчивой степени окисления.

Например , оксид серы (IV) окисляется кислородом до оксида серы (VI):

Источники:

http://www.syl.ru/article/141872/mod_kislotnyie-oksidyi-himicheskie-svoystva-poluchenie-primenenie

http://www.kristallikov.net/page29.html

http://chemege.ru/acidicoxides/