Свойства кислотных оксидов

Тема: Кислотные оксиды.

Дата: 26.05.2020 (1 час)

Цель:

сформировать понятие об оксидах; на примере оксидов закрепить знания о химической номенклатуре для бинарных соединений; изучить химические свойства оксидов; познакомить студентов с основными способами получения оксидов.

Студенты должны знать: оксиды, номенклатура оксидов, кислотный оксид, химические свойства оксидов.

Студенты должны уметь: составлять формулы оксидов, классифицировать оксиды.

План.

1. Оксиды неметаллов.

2. Образование кислот.

3. Кислотные оксиды.

4. Составление формул оксидов.

5. Свойства кислотных оксидов

 

Опорный конспект

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород, с валентность равной 2. Лишь один химический элемент - фтор, соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF₂.
Называются они просто - "оксид + название элемента". Если валентность химического элемента переменная, то указывается римской цифрой, заключённой в круглые скобки, после названия химического элемента.

 Оксидынеметаллов

Вы уже знаете, что все вещества делят на две большие группы – органические и неорганические вещества. 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

 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.

 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

 

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.

 

Свойства кислотных оксидов

1. Кислотные оксиды, кроме SiО₂, реагируют c водой, образуя кислоту: CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Чтобы составить формулу кислоты, нужно «сложить» все атомы исходных веществ, записывая на первом месте символ водорода, на втором — символ элемента, образующего оксид, и на последнем — символ кислорода. Если индексы получились чётными, их можно сократить: N₂O₃ + H₂O → H₂N₂O₄, или 2HNO₂

Эти же реакции можно записать в виде «арифметического примера»:

2. Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами, образуя соль соответствующей кислоты, т. е. кислоты, которая образуется при взаимодействии этого оксида с водой (см. выше):

Для того чтобы составить такое уравнение, нужно:

· составить формулу кислоты («прибавив» к молекуле оксида молекулу воды);

· определить валентность кислотного остатка (это часть молекулы кислоты без атомов водорода). В данном случае кислотный остаток имеет состав СО3, его валентность равна числу атомов водорода в кислоте, т. е. II;

· составить формулу соли, записав вместо атомов водорода атом металла из основного оксида с его валентностью (в данном случае — натрий);

· составить формулу соли по валентности металла и кислотного остатка.

 

3. Кислотные оксиды реагируют с основаниями, образуя соль соответствующей кислоты и воду:

Принципы составления уравнения те же, что и для реакций с основными оксидами (см. пункт 2).

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое оксиды?

2. Какие оксиды называются кислотными?

3. Как назвать оксид?

4. С какими веществами реагируют оксиды?