Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 38. Взаємодія основних оксидів з кислотними оксидами. Поширеність оксидів у природі. Використання оксидів

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • які речовини утворюються в реакціях взаємодії основних і кислотних оксидів;
  • якими кольорами забарвлюють довкілля природні оксиди;
  • яку роль відіграють оксиди в природі та суспільному господарстві.

А чи взаємодіють кислотний та основний оксиди між собою? Проведемо дослід. У колбу помістимо порцію основного оксиду СаО та визначимо її масу. Потім через колбу пропустимо вуглекислий газ — карбон(ІV) оксид СО2 (рис. 41, а). За деякий час, уважаючи, що відбулася реакція, пропустимо через колбу повітря, щоб витиснути зайвий більш важкий карбон(ІV) оксид, який не прореагував. Знову визначимо масу колби: вона збільшилася (рис. 41, б). Отже, дійсно відбулася реакція:

Як бачимо, продуктом реакції взаємодії основного оксиду з кислотним є сіль.

Рис. 41. Взаємодія основного оксиду з кислотним

Знання хімічних властивостей оксидів дає можливість визначити, до якої групи оксидів — кислотних чи основних — належить той або інший оксид. Так, щоб довести кислотний характер оксиду, використовують його реакцію з лугом, а щоб довести основний характер — реакцію з кислотою.

Таке дослідження можна провести, якщо одну порцію оксиду додати до пробірки з лугом, а другу — до пробірки з кислотою. За відсутності ознак реакції в одній із пробірок та їхньої наявності в іншій можна визначити, яким є оксид — основним чи кислотним.

Демонстраційний дослід

Проведемо такий дослід, наприклад, з магній оксидом. Два невеличких шматочки магнію нагріємо над вогнем газового пальника, унаслідок чого обидва шматочки горять яскравим полум’ям з утворенням MgO — білого порошку, який є результатом взаємодії:

Одну з порцій зануримо в хімічну склянку із хлоридною кислотою НСl (рис. 42, а), який ми попередньо розігріли, аби реакція відбувалася з більшою швидкістю. Білий порошок MgO розчиняється з утворенням розчину солі MgCl2:

Другу порцію білого порошку MgO помістимо в розчин лугу NaOH, так само попередньо нагрітий (рис. 42, б). Протягом певного часу спостерігаємо за незмінною кількістю білого порошку: реакція не відбувається.

Рис. 42. Дослідження характеру магній оксиду

Таким чином, за реакцією з кислотою ми можемо стверджувати, що магній оксид є основним.

Отже, ми дійшли висновків: основні оксиди реагують із кислотними оксидами та кислотами, а кислотні оксиди — з основними оксидами та основами з утворенням солей.

Оксиди в природі. Використання оксидів. Деякі оксиди, наприклад SiO2, СО2, Н2О, Fe3O4, Fe2O3, МnО2, Аl2О3, ТіО2, широко розповсюджені в природі, але більшість із них отримують синтетичним способом. Існують оксиди NO, NO2, що утворюються періодично під час грозових дощів. Ці оксиди, а також SO2 можуть бути й результатом викидів в атмосферу відходів окремих промислових підприємств.

Силіцій(ІV) оксид SiO2 найчастіше трапляється в природі у вигляді піску. Його застосовують у будівництві, а також у виробництві скла, цементу, кераміки. Прозорі безбарвні або різноманітно забарвлені кристали кварцу SiO2 — дорогоцінні камені, наприклад безбарвний гірський кришталь, фіолетовий аметист, жовтий цитрин, чорний моріон тощо (рис. 43).

Рис. 43. Кварц — один із найпоширеніших мінералів (SiO2), відомий у вигляді багатьох його різновидів

Карбон(IV) оксид СО2, або вуглекислий газ, міститься у повітрі (0,03 % за об’ємом) та у водах мінеральних джерел. У природі він утворюється в процесі дихання живих істот (за добу людина видихає 500 л СО2), гниття залишків рослин та тварин, згорянні палива, а також під час випалювання вапняку СаСО3, спиртового бродіння глюкози. Його застосовують у виробництві цукру, соди Na2CO3, для газування напоїв, а також як компонент вогнегасників, оскільки СО2 не горить і не підтримує горіння.

Під тиском 5,11 МПа за температури 20 °С вуглекислий газ перетворюється на снігоподібну масу, унаслідок випаровування якої температура навколишнього середовища знижується до -78,5 °С. Тому твердий СО2 («сухий лід») застосовують для зберігання харчових продуктів, морозива.

Вуглекислий газ поглинається зеленими рослинами, під дією світла він перетворюється в органічні речовини та кисень. Це явище називають фотосинтезом.

Але у великій кількості СО2 є небезпечним для людини і тварин: через його вдихання настає задуха.

Оксиди Fe2O3 (рис. 44), Fe3O4 (рис. 45), МnО2, Аl2О3, ТіО2 використовують для добування з них відповідних металів.

Рис. 44. Гематит — природний ферум(ІII) оксид Fe2O3; його кристали утворюють красиві зростки — «гематитові троянди»

Рис. 45. Магнетиту Fe3O4 притаманний сильний магнітизм: біля його зразка стрілка компаса відхиляється

Приклад розв’язування задач

З якими з оксидів К2О, Р2О5, SO2, BaO, NiO, СrО3 взаємодіє: а) вода; б) луг NaOH; в) кислота HNO3? Якими рівняннями реакцій це можна передати?

Розв’язання

1. З водою взаємодіють лише ті оксиди, яким відповідають розчинні у воді основи та кислоти (див. таблицю «Розчинність солей, кислот та основ у воді», наведену на форзаці 2):

К2О + Н2О = 2КОН

Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4

SO3 + Н2О = H2SO4

ВаО + Н2О = Ва(ОН)2

NiO + H2O — реакція не відбувається, бо оксиду NiO відповідає основа Ni(OH)2, яка є нерозчинною речовиною;

СrО3 + Н2О = Н2СrО4

2. З лугом NaOH взаємодіють кислотні оксиди, тобто оксиди, утворені неметалічними або металічними елементами, валентність яких найчастіше дорівнює V, VI, VII:

P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3Н2О

SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + Н2О

CrО3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O

3. З кислотою HNO3 взаємодіють оксиди, утворені металічними елементами з низькими значеннями валентності (I, II, III):

К2О + 2HNO3 = 2KNO3 + Н2О

ВаО + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + Н2О

NiO + 2HNO3 = Ni(NO3)2 + Н2О

Відповідь: а) К2О, SO3, СrО3, ВаО, Р2О5;

б) Ρ2O5, SO3, CrO3;

в) Κ2Ο, BaO, NiO.

Запитання та завдання

°1. Чи взаємодіють основні оксиди з кислотними? Якщо взаємодіють, то які продукти реакції внаслідок цього утворюються?

2. Чи всі основні оксиди взаємодіють із водою? Як теоретично це можна розпізнати? Це явище лише хімічне чи також фізичне?

3. Чи взаємодіють основні оксиди з кислотами? Якщо взаємодіють, то які продукти реакції внаслідок цього утворюються?

°4. Оксиди яких елементів найчастіше трапляються в природі? Які з них використовують для добування металів?

5. Кальцій оксид застосовують для відокремлення водяної пари, що міститься в повітрі. Яку властивість цього оксиду використовують? Відповідь підтвердьте рівнянням відповідної реакції.

6. Тримати в руках калій оксид не можна. Що відчуватимуть пальці, якщо порушити це правило? Відповідь підтвердьте рівнянням реакції.

*7. Складіть рівняння реакції між киснем О2 і: а) літієм; б) бісмутом; в) нікелем, якщо відомо формули відповідних оксидів: Li2O, Ві2О3, NiO. Яку масу порошкоподібного бісмуту потрібно витратити, щоб одержати 23,3 г бісмут(ІІІ) оксиду?

*8. Визначте, скільки молекул кисню О2 утвориться внаслідок термічного розкладу 40 г хром(VІ) оксиду згідно з рівнянням реакції

9. Які з наведених пар оксидів можуть взаємодіяти між собою за певних умов з утворенням солі: Li2O + СrО3, ВаО + SiO2, СаО + MnO, N2O5 + СO2, SO3 + MgO, Р2O5 + Na2O? Складіть рівняння реакцій, якими це можна підтвердити.

10. Які з указаних оксидів: Na2O, СаО, СО2, N2O5, FeO, SiO2 взаємодіють з: а) КОН; б) Н2О; в) НСl? Складіть рівняння реакцій.

*11. Складіть рівняння таких реакцій:

a) SiO2 + Na2O →;

б) СО2 + Ва(ОН)2 →;

в) Fe2O3 + HNO3 →.

  • а) Скільки молів натрій оксиду прореагує?
  • б) Який об’єм (н. у.) карбон(ІV) оксиду при цьому буде витрачено?
  • в) Скільки молекул HNO3 має вступити в реакцію, щоб утворилося 39,4 г солі?

12. У результаті пропускання повітря через розчин Ва(ОН)2 з’явився осад. Який газ прореагував з основою Ва(ОН)2? Яка речовина утворила осад? Складіть рівняння реакції.

13. Як за допомогою дослідів за звичайних умов відрізнити два білих порошки: магній оксид і фосфор(У) оксид? Відповідь проілюструйте рівняннями реакцій.