Підготовка до ЗНО з хімії

Серед складних неорганічних речовин виділяють оксиди, гідроксиди, кислоти, солі та комплексні сполуки.

Оксиди – складні речовини, що складаються з двох елементів, один з яких Оксиген у ступені окиснення –2. В оксидах не існує зв’язку між атомами Оксигену. Сполуки, у яких є такий зв’язок, називають пероксидами, ступінь окиснення Оксигену у них –1, їх відносять до класу солей гідроген пероксиду Н₂О₂ (табл. 13.5).

Хімічну (систематичну назву) оксидів складають з двох слів: перше – назва елемента у називному відмінку, друге – оксид. Якщо елемент може утворювати кілька оксидів, то у назві оксиду, після назви елемента вказують у дужках його ступінь окиснення (римською цифрою, без знаків “–” чи “+”). Іноді оксиди складу ЕО називають монооксидами, ЕО₂ – діоксидами тощо. Деякі оксиди мають тривіальні назви (табл. 13.5).

Таблиця 13.5

Деякі бінарні сполуки елементів з Оксигеном

Формула	Графічна формула	Назва
Н2О		гідроген оксид, вода
СО­2		карбон (IV) оксид, карбон діоксид, вуглекислий газ
N2O5		нітроген (V) оксид, нітроген пентаоксид, нітратний ангідрид
Н2О2		гідроген пероксид
BaO2		барій пероксид

Основні способи одержання оксидів

1. Взаємодія простих речовин з киснем, що супроводжується виділенням тепла і світла – горіння:

а) металів: 4Al + 3O₂ = Al₂O₃;                  2Сu + O₂ = 2CuO;

Таким способом неможливо одержати оксиди лужних металів, які при взаємодії з киснем утворюють пероксиди або надпероксиди (супероксиди):

2Na + O₂ = Na₂O₂,                            К + O₂ = КO₂,

тому оксиди таких елементів одержують іншими методами:

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O;            4КO₂ = 2К₂O + 3O₂

б) неметалів: 2Н₂ + O₂ = 2Н₂O;                 С + О₂ = СО₂.

2. Взаємодія складних речовин з киснем:

а) неорганічних: 2H₂S + 3O₂ = 2H₂O + 2SO₂;   2SO₂ + O₂ = 2SO₃;

б) органічних: СН₄ + 2O₂ = СО₂ + 2Н₂O; С₂Н₅ОН + 3O₂ = 2СО₂ + 3Н₂O.

3. Термоліз складних речовин:

а) оксидів: 2PbO₂ = 2PbO + O₂;                2N₂O₅ = 4NO₂ + O₂;

а) гідроксидів: Сu(OH)₂ = CuO + H₂O;    2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O;

а) кислот: 4НNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂;   H₂SO₃ = SO₂ + H₂O;

а) солей: СаСO₃ = СаO + СO₂;                 NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O;

Існують специфічні способи добування деяких оксидів, їх розглянуто при вивченні відповідних елементів.

Класифікація оксидів

Усі оксиди поділяють на солетвірні і несолетвірні (індиферентні) (схема 13.1).

Несолетвірні (індиферентні) оксиди не утворюють солей у реакціях з кислотами і основами. Таких оксидів 4: карбон (ІІ) оксид СО, силіцій (ІІ) оксид SiO, нітроген (І) оксид N₂O, нітроген (ІI) оксид NO. Однак, відомий спосіб одержання натрій форміату базується на реакції:

СО + NaOH = HCOONa (тиск 15 атмосфер).

Солетвірні оксиди у реакціях з кислотами або основами утворюють солі:

СаО + H₂SO₄ = CaSO₄ + H₂O;                   CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O.

Серед солетвірних виділяють основні, кислотні та амфотерні оксиди.

Основні – оксиди, гідрати яких – основи. Основними є оксиди лужних (Li, Na, K) і лужноземельних (Ca, Sr, Ba) металів, а також оксиди Cu (II), Fe (II) та Fe (III). У них переважно реалізується іонний хімічний зв’язок, за н. у. усі вони – тверді речовини.

Фізичні властивості оксидів

За н.у. оксиди перебувають у газоподібному (N₂O, CO₂), рідкому (H₂O, SO₃) або твердому (оксиди металів) стані.

Хімічні властивості основних оксидів

1. Взаємодія з водою з утворенням лугів:

Na₂O + H₂O = 2NaOH;           CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

Оксиди Cu (II), Fe (II) та Fe (III) з водою не взаємодіють.

2. Взаємодія з кислотами з утворенням солей та води:

Li₂O + 2HCl = 2LiCl + H₂O;             СuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂О.

3. Взаємодія з кислотними та амфотерними оксидами з утворенням солей:

K₂O + CO₂ = K₂CO₃;     Na₂O + Al₂O₃ = 2NaAlO₂;

FeO + SO₃ = FeSO₄;      BaO + ZnO = BaZnO₂.

4. Взаємодія з амфотерними гідроксидами з утворенням солей та води:

Na₂O + Al(OН)₃ = 2NaAlO₂ + 3Н₂О.

5. Участь в окисно-відновних реакціях:

Fe₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Fe;              3CuO + 2NH₃ =3Cu + N₂ + 3H₂O.

Кислотні – оксиди, гідрати яких – кислоти. Ці оксиди ще називають ангідридами кислот. Кислотними є оксиди неметалів та металів у високих (+5 – +7) ступенях окиснення. В кислотних оксидах реалізується ковалентний полярний хімічний зв’язок, за н.у. вони перебувають у газовому (СО₂, SO₃), рідкому (N₂O₅, Cl₂O₇) або твердому (Р₂О₅, Mn₂O₇) стані.

Хімічні властивості кислотних оксидів.

1. Взаємодія з водою з утворенням кислот:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄;               P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄.

Кислотні оксиди, утворені елементами, що перебувають у проміжному ступені окиснення у цьому випадку утворюють дві кислоти:

2N⁺⁴O₂ + H₂O = HN⁺³O₂ + HN⁺⁵O₃;           2Cl⁺⁶O₃ + H₂O = HCl⁺⁵O₃ + HCl⁺⁷O₄.

2. Взаємодія з лугами з утворенням солей:

СO₂ + Ca(OH)₂ = Ca(HCO₃)₂;                    SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O.

Кислотні оксиди, утворені елементами, що перебувають у проміжному ступені окиснення у цьому випадку утворюють дві солі:

2N⁺⁴O₂ + 2NaOH = NaN⁺³O₂ + NaN⁺⁵O₃ + H₂O.

3. Взаємодія з основними та амфотерними оксидами з утворенням солей:

P₂O₅ + 3Na₂O + = 2Na₃PO₄;             SO₃ + ZnO = ZnSO₄.

4. Взаємодія з амфотерними гідроксидами з утворенням солей та води:

3N₂O₅ + 2Al(OН)₃ = 2Al(NO₃)₃ + 3Н₂О.

5. Взаємодія у розчинах із середніми солями відповідних кислот з утворенням кислих солей (якщо це можливо):

СO₂ + СаСО₃ + Н₂О = Са(НСO₃)₂.

6. Участь в окисно-відновних реакціях:

С⁺⁴О₂ + С⁰ = 2С⁺²О;      4Cr⁺⁶O₃ + C^–4₂H₅OH = 2Cr⁺³₂O₃ + 2C⁺⁴O₂ + 3H₂O;

S⁺⁴O₂ + 2H₂S^–2 = 3S⁰ + 2H₂O; Mn⁺⁴O₂ + 4HCl^–1 = Mn⁺²Cl₂ + Cl⁰₂ + 2H₂O.

Амфотерні оксиди – залежно від умов виявляють властивості основних або кислотних оксидів. Їх утворюють лише метали побічних підгруп, які перебувають у проміжних ступенях окиснення, а також берилій Be та алюміній Al. В амфотерних оксидах реалізується іонно-ковалентний хімічний зв’язок, за н.у. – усі вони тверді речовини.

Хімічні властивості амфотерних оксидів

1. З водою не реагують, амфотерні гідроксиди одержують іншими методами (див. Амфотерні гідроксиди).
   1. Аналогічно з основними, реагують з кислотами та кислотними оксидами, утворюючи солі:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O;                 Cr₂O₃ + 3SO₃ = Cr₂(SO₄)₃.

1. Аналогічно з кислотними, реагують у розплаві з основами та основними оксидами, утворюючи солі:

ZnO + 2KOH = K₂ZnO₂ + H₂O;                 Al₂O₃ + Na₂O = 2Na₂AlO₂.

Воду теж можна розглядати як амфотерний оксид, оскільки вона при дисоціації утворює іони Н⁺ і ОН^–:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^–, або Н₂О + Н₂О ↔ Н₃О⁺ + ОН^–,

і реагує з кислотними та основними оксидами з утворенням кислот або основ відповідно.

Застосування оксидів розглянуто при вивченні хімії елементів.