Презентация Ипатовой А.Н. Лицей № 344 Это класс сложных веществ , состоящих из атомов 2 видов , один из которых кислород .Оксиды- бинарные соединения ( эти вещества состоят из 2 химических элементов .) SO2- сернистый газ или сернистый ангидрид H2O- оксид водорода или вода P2O5-оксид фосфора или фосфорный ангидрид СаО-оксид кальция СО2-оксид углерода или углекислый газ Оксиды в лаборатории и в промышленности получают самыми разными способами . Один из них – получение оксидов из простых веществ . Нередко это химические реакции горения. Горение- это бурная химическая реакция , которая сопровождается выделением тепла и света . Рассмотрим горение в кислороде серы , угля ,фосфора ,железа . Какие признаки реакции горения наблюдаем? Химическое превращение можно записать с помощью слов: Сера+ кислород →сернистый газ Железо + кислород→железная окалина Химическое превращение можно записать с помощью химических формул: S+ O2 →SO2 Fe + O2→Fe3O4 Уголь Кислород Углекислый газ С О2 СО2 Запись химического явления с помощью формул Вещества , которые вступают в хим. реакцию , называются Вещества , которые получаются в хим. реакции , называются С О2 Реагенты: уголь и кислород СО2 Продукт:углекислый газ Вещество можно назвать несколькими способами : Это названия веществ с давних времен или те , которым ученые дали «свои» имена. Это названия веществ по особым правилам , принятым учеными всего мира . Оксиды называются так: слово « оксид» + название другого элемента по-русски в родительном падеже . CuO- оксид (чего?) меди. СО2- оксид углерода. Если элемент образует несколько оксидов , то после международного названия указывают в скобках римскими цифрами важную характеристику элемента в этом веществе – валентность. Если формула оксида имеет вид ЭО ,то называют так Монооксид + название элемента по-русски в род. падеже Если формула оксида имеет вид ЭО2 ,то называют так диоксид + название элемента по-русски в род. падеже Если формула оксида имеет вид ЭО3 ,то называют триоксид + название элемента по-русски в род. падеже Если формула оксида имеет вид ЭО4 ,то называют тетраоксид + название элемента по-русски в род. падеже Сернистый газ Оксид серы (IV) Диоксид Диоксид серы серы NO2 Оксид азота (IV) Cl2O Диоксид азота CO2 Оксид хлора (I) Оксид углерода (IV) Диоксид углерода Углекислый газ N2O3 H2O Оксид азота (III) Оксид Азотистый ангидрид водорода вода Cl2O7 Оксид хлора (VII) Хлорный ангидрид CuO Cu2O Оксид Оксид меди (II) FeO Оксид железа (II) меди (I) UO3 Оксид урана (VI) Триокси д урана Безразличные (индиффирентные) Эти оксиды не взаимодействуют с водой ( прямо или косвенно) им не соответствуют гидроксиды Примеры :N2O Оксид азота (I) NO Закись азота, веселящий газ Оксид азота (II) Монооксид азота Бесцветный газ со сладковаты м запахом Бесцветный газ без вкуса и запаха CO Оксид углерода (II) Монооксид углерода Угарный газ Бесцветный газ без вкуса и запаха, очень ядовит,так как выводит из строя молекулы гемоглобина. Основные Эти оксиды взаимодействуют с водой ( прямо или косвенно) им соответствуют гидроксидыНепосредственно с водой реагируют оксиды металлов, которые главным подгруппам I и II групп ( оксиды основания щелочных и щелочноземельных металлов). Оксид щелочного (щелочноземельного ) металла + вода основание-щелочь Na2O + H2O = 2NaOH CaO + H2O = Ca(OH)2 Чтобы получить нерастворимое основание из соответствующего оксида, проводят 2 реакции: А) реакцию оксида с кислотой с образованием растворимой соли Б) реакцию этой соли со щелочью CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4 Основный оксид при спекании с кислотным оксидом дает соль. При такой реакции соединения степени окисления элементов не меняются. CuO+SO3=CuSO4 Оксид меди (II) Оксид серы (VI)Сульфат меди (II) CaO+CO2=CaCO3 Оксид кальция Оксид Карбонат углерода(IV) кальция Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды. PbO+2HNO3=Pb(NO3)2+H2O Оксид свинца Азотная кислота Нитрат свинца Основные оксиды взаимодействуют с амфотерными оксидами также с образованием соли , при этом элемент в основном оксиде входит в состав катиона соли. CaO+ZnO=CaZnO2 Оксид кальция Оксид цинка Оксид натрия Оксид алюминия Цинкат кальция Na2O+Al2O3=2NaAlO2 Метаалюмин ат натрия Кислотные Эти оксиды взаимодействуют с водой ( прямо или косвенно) им соответствуют гидроксидыкислоты Кислотные оксиды образуют неметаллы( элементы главных подгрупп), а также металлы(элементы побочных подгрупп) с максимальной степенью окисления (она = № Кислотный оксид + вода гидроксид-кислота SO2 + H2O = H2SO3 Оксид серы (IV) Сернистая кислота CO2 + H2O = H2CO3 Оксид углерода (IV) Угольная кислота Иногда кислотные оксиды непосредственно не взаимодействуют с водой для получения кислоты проводят 2 реакции: 1)Спекание кислотного оксида с основным. 2) Взаимодействие этой соли с сильной кислотой. SiO2+Na2O=Na2SiO3 Оксид кремния Оксид натрия Силикат натрия Na2SiO3+2HCl=2NaCl+ H2SiO3 Соляная Кремниевая кислота кислота Кислотный оксид при спекании с основным оксидом дает соль. При такой реакции соединения степени окисления элементов не меняются. N2O5+2Na2O=2Na2NO3 Оксид азота(V) Нитрат натрия Mn2O7+K2O=2KMnO4 Оксид марганца(VII) Перманганат калия Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями-щелочами с образованием соли и воды. 2NaOH+SO3=Na2SO4+H2O Гидроксид натрия Оксид серы(VI) Сульфат натрия 6CsOH+P2O5=2Cs3PO4+3H2O Гидроксид цезия Оксид Фосфат фосфора(V) цезия Кислотные оксиды взаимодействуют с амфотерными оксидами также с образованием соли , при этом элемент в кислотном оксиде входит в состав аниона соли (кислотного остатка). SO2+ZnO=ZnSO3 Оксид серы(IV) Оксид цинка Сульфит цинка P2O5+Al2O3=2AlPO4 Оксид фосфора(V) Фосфат алюминия Амфотерные Эти оксиды являются нерастворимыми в воде, но в зависимости от других реагентов являются либо основными, либо кислотными. в зависимости от условий соответствующий гидроксид либо основание, либо кислота. SO3+ZnO=ZnSO4 Оксид серы(VI) Сульфат цинка H2SO4+ZnO=ZnSO4+H2O Серная кислотаОксид цинка Вывод: с кислотным оксидом и кислотой амфотерный оксид цинка ведет себя как основный оксид. CuO+ZnO=CuZnO2 Оксид меди (II) Цинкат меди (II) 2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O Гидрокси д Цинкат натрия натрия Вывод: с основным оксидом и щелочью амфотерный оксид цинка ведет себя как кислотный оксид. Подробнее смотри отдельную презентацию про амфотерные соединения. Здесь в качестве примеров будут приведены некоторые важные в промышленности реакции. Это 1 стадия производства серной кислоты из самородной серы. S+O2=SO2(сернистый S0-4ēS+4 2O0+4ē2O-2 газ) 4 1 Восстановитель,окисляет 4 1 Окислитель,восстанавливает 2Mg+O2=2MgO(оксид магния) Mg0-2ēMg+2 2O0+4ē2O-2 4 2 Восстановитель,окисляется Окислитель,восстанавливаетс 2 1 Магний сгорает с яркой вспышкой, поэтому в старину эту реакцию использовали при фотографировании. N2+O2=2NO(монооксид азота) 2N0-4ē2N+2 2O0+4ē2O-2 4 1 4 1 Восстановитель,окисляется Окислитель,восстанавливается Эта реакция идет в природе в очень жестких условиях: в грозовом разряде. Таким образом азот из атмосферы переходит в почву с дождями и служит для питания растений ( круговорот азота в природе). В царское время эта реакция служила 1 стадией производства азотных удобрений и проводилась в электрической дуге. Но это было энергетически невыгодно. Некоторые значимые оксиды не получаются при непосредственном взаимодействии с кислородом, поэтому надо степень окисления нужного элемента взаимодействием с окислителем или наоборот, степень окисления нужного элемента взаимодействием с восстановителем. 2SO2+O2=2SO3 (серный ангидрид) S+4-2ēS+6 4 2 2O0+4ē2O-2 2 1 Восстановитель,окисляется Окислитель,восстанавливается Эта реакция - 2 стадия производства «королевы кислот» -серной кислоты. Идет она в жестких условиях: температуре и давлении, а также при наличии особого вещества-катализатора. Это Pt, Fe, V2O5. Катализатор не только скорость реакции, но и позволяет ей протекать ( это селективный катализатор). 4NH3+5O2=4NO+6H2O N-3-5ēN+2 2O0+4ē2O-2 4 5 Восстановитель,окисляется Окислитель,восстанавливается Эта реакция называется каталитическое окисление аммиака. Это современный способ получения NO для производства азотной кислоты и азотных удобрений (2 стадия этого производства) . Этот способ > энергетически выгоден, но чтобы эта реакция осуществилась, необходим селективный катализатор – 2NO+O2=2NO2 (диоксид азота) N+2-2ēN+4 2O0+4ē2O-2 4 2 2 1 Восстановитель,окисляется Окислитель,восстанавливается Это 3 стадия производства азотной кислоты. Эта реакция идет самопроизвольно, без подвода энергии. Мы рассмотрели реакции с окислителем ( в этих реакциях окислитель кислород). Теперь рассмотрим реакции с восстановителями. 2Fe2O3+C=4FeO+CO2 C0-4ēC+4 Fe+3+ēFe+2 1 Восстановитель,окисляется 4 Окислитель,восстанавливается Эта реакция очень важная: это 2 стадия доменного процесса , когда из руды с помощью кокса или угарного газа (СО) восстанавливается железо до простого вещества. FeO+CO=Fe+CO2 Cr2O3+Al=Al2O3 +Cr Cr+3+3ēCr0 3 1 Al0-3ēAl+3 3 1 Окислитель,восстанавливается Восстановитель,окисляется Еще одна важная металлургическая реакция: металлотермия. Металлвосстановитель взаимодействует с оксидом тугоплавкого металла, при этом выделяется столько энергии в ходе реакции, что ценный тугоплавкий металл восстанавливается до простого вещества. Такая реакция называется алюмотермия. Эти реакции не имеют промышленного значения, но важны в лабораторной практике. Нерастворимые в воде основания самопроизвольно или при небольшом нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду Cu(OH)2=CuO+H2O 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O Внимание: степени окисления в таких веществах не меняются. Нестойкие кислоты самопроизвольно или при небольшом нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду. H2SO3=SO2+H2O Сернистая кислота Диоксид серы Угольная кислота Углекислый газ H2CO3=CO2+H2O 2HClO=Cl2O+H2O Хлорноватиста я кислота Оксид хлора (I) Это не окислительно-восстановительные реакции, приводящие к образованию 2 оксидов. CaCO3=CO2+CaO Карбонат кальция Оксид кальция Это промышленная реакция прокаливания известняка. Продуктами являются углекислый газ и применяемая в строительстве негашеная известь или пушонка (оксид 2HClO4+P2O5=2HPO3+Cl2O7 Хлорная кислота Оксид МетафосфорнаяХлорны фосфора(V й кислота ) Это не окислительно-восстановительнаяангидри реакция. А вот другое водоотнимающее д средство- серная кислота-способна выступать как окислитель. 2 HBr+H2SO4=Br2+SO2+2H2O Бромоводород (Восстановител ь) бром Оксид серы (IV) Полезные ископаемые Fe2O3 Красный железняк 2Fe2O3*3H2O MnO2 Пиролюзит Mn2O2 Браунит Бурый железняк Руды марганц а Руды желез а SnO2 Al2O3 Bi2O3 Оловянный камень(оловянная руда) Корунд (ископаемое алюминия) Висмутовая охра (ископаемое висмута и природная краска) Природные оксиды неметаллов,имеющие значение в промышленности. CO SO2 Угарный газ ( восстановитель в металлургии) Сернистый газ из вулканов (производство серной кислоты). SiO2 Кварцевый песок (производство стекла, строительные работы, производство кремнийорганических соединений), кварц (производство особых стекол, пропускающих ультрафиолетовые лучи), горный хрусталь ( изготовление украшений и декоративной посуды). Природные «смеси»оксидов, имеющие значение в промышленности. Al2O3*2SiO2*2H2O Каолин ( производство фарфора, фаянса, алюминия). K2O*3Al2O3*6SiO2*2H2O Слюда белая ( заслонки для промышленных печей). Распорядилась так природа, Что окислитель-кислород Давным- давно и год за годом Легко оксиды создает. А что относится к оксидам? Обыкновенная вода. Оксидов очень много видов: Речной песок, слюда,руда. В оксидах разберись однажды В самом составе вещества: Есть кислород в оксиде каждом, А элементов только два. Подмигнув лиловым глазом, сера сразу стала газом. Газ такой бывает редко, он удушливый и едкий. Сера, сера, сера «S»! 32 атомный вес. Сера в воздухе горит, образует ангидрид. Ангидрид вонючий газ, слезы капают из глаз! SO2 Загорелся всем на диво Фосфор в колбочке красиво. Получаем, надо знать, Ангидрид Р2О5.