Метод неприменим для сульфидов активных металлов, окисляющихся до сульфатов

3) Разложение гидроксидов

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O (при t^o)

Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.

4) Разложение солей кислородсодержащих кислот

ВаСО₃ = ВаО + СО₂ (при t^o)

4FeSO₄ = 2Fe₂O₃ + 4SO₄ + O₂ (при t^o)

Этот способ получения оксидов особенно легко осуществляется для нитратов и карбонатов, в том числе и для основных солей:

[ZnOH]₂CO₃ = 2ZnO + CO₂ + H₂O

Основные оксиды при нагревании могут вступать в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, с кислотами. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов непосредственно реагируют с водой:

ВаО + SiO₂ = BaSiO₃

MgО + Al₂О = Mg(AlО₂)₂

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O
СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

Как и другие типы оксидов, основные оксиды могут вступать в окислительно-восстановительные реакции:

Fe₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Fe (при t^o)

3CuO + 2NH₃ = 3Cu + N₂ + 3H₂O (при t^o)

Кислотные оксиды. Продукты полной дегидратации (реальной или условной) кислотных гидроксидов, сохраняющие химические свойства последних. Представляют собой оксиды неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления и могут быть получены методами, аналогичными методам получения основных оксидов, например:

4P + 5О₂ = 2Р₂О₅ (при t^o)

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂ (при t^o)

Большинство кислотных оксидов непосредственно взаимодействуют с водой с образованием кислот:

СО₂ + H₂O = H₂СО₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Наряду с современной номенклатурой для кислотных оксидов до сих пор широко используется старинная система названий, как ангидридов кислот – продуктов отщепления воды от соответствующих кислот => СО₂ – ангидрид угольной кислоты, а SO₃ – ангидрид серной кислоты. Из типичных неметаллов только S, Se, P, As, С, Si образуют оксиды SО₂, SeО₂, Р₂О₅, As₂О₃, СО₂, и SiО₂ при сжигании в воздухе. Остальные кислотные оксиды получают другими способами.

И с к л ю ч е н и е: у оксидов NO₂ и CIO₂ нет соответствующих кислотных гидроксидов, но их считают кислотными, так как NO₂ и CIO₂ реагируют со щелочами, образуя соли двух кислот, а CIO₂ и с водой, образуя две кислоты: а) 2NO₂ + 2NаОН = NаNO₂ + NaNO₃ + Н₂О

б) 2CIO₂ + 2NаОН(хол.) = NаCIO₂ + NаCIO₃ + Н₂О

2CIO₂ + Н₂О(хол.) = НCIO₂ + НCIO₃

Оксиды CrO₃ и Mn₂O₇ (хром и марганец в высшей степени окисления) также являются кислотными.

Наиболее типичными для кислотных оксидов являются их реакции с основными и амфотерными оксидами, щелочами:

Р₂О₅ + Al₂О₃ = 2AlРО₄ (при t^o)

Cа(OH)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

Кислотные оксиды могут вступать в многочисленные окислительно-восстановительные реакции:

СО₂ + С = 2СО

Амфотерные оксиды. Продукты полной дегидратации (реальной или условной) амфотерных гидроксидов, сохраняющие химические свойства последних. Типичные амфигены (кроме Gа) при сжигании на воздухе образуют оксидыВеО, Cr₂О₃, ZnО, Al₂О₃, GeО₂, SnО₂, PbО; амфотерные оксиды Ga₂О₃, SnО, PbО₂ получают другими способами. Обладают двойственной природой: они одновременно способны вступать в реакции, в которых выступают как основные, так и как кислотные оксиды, то есть реагируют как с кислотами, так и с щелочами:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3Н₂О

Al₂O₃ + 2NaOH + 3Н₂О = 2Na[Al(OH)₄]

К числу амфотерных оксидов относится оксид алюминия (III) Al₂O₃, оксид хрома (III) Cr₂O₃, оксид бериллия ВеО, оксид цинка ZnO, оксид железа (III) Fe₂O₃ и ряд других. Идеально амфотерным оксидом является вода Н₂О, которая диссоциирует с образованием одинаковых количеств ионов водорода (кислотные свойства) и гидроксид-иона (основные свойства).

Амфотерные свойства воды ярко проявляются при гидролизе растворённых в ней солей

Cu²⁺ + Н₂О = Cu(OH)⁺ + H⁺

СО₃^2- + Н₂О = НСО₃^-- + ОН^—

Двойные оксиды. Образованы либо атомами одного амфотерного элемента в разных степенях окисления, либо атомами двух разных (металлических, амфотерных) элементов, что и определяет их химические свойства. Примеры:

(Fe^IIFe₂^III)O₄, (Pb₂^IIPb^IV)O₄, (MgAl₂)O₄, (CaTi)O₃

Оксид железа образуется при сгорании железа на воздухе, оксид свинца – при слабом нагревании свинца в кислороде; оксиды двух разных металлов получают другими способами.

Несолеобразующие оксиды. Несолеобразующие оксиды – это оксиды неметаллов, не имеющие кислотных гидроксидов и не вступающие в реакции солеобразования (отличие от основных, кислотных и амфотерных оксидов). К таким оксидам относятся: СО, NO, N₂O, SiO, S₂О и др.

Рассмотрим несолеобразующие оксидына примере оксида углерода (II) СО – угарного газа. Формальная степень окисления углерода 2+ не отражает строение молекулы СО. Оксид углерода является несолеобразующим и не взаимодействует в обычных условиях с водой, кислотами и щелочами. Пероксиды. Щелочные металлы образуют пероксидные соединения – соединения, в которых имеются химические связи кислород – кислород. Связь О – О не прочна, поэтому пероксиды неустойчивые соединения, легко разлагающиеся. Склонность к образованию таких соединений и их устойчивость возрастают от лития к цезию. Щелочные металлы образуют пероксиды состава Ме₂О₂ и надпероксиды МеО₂, где Ме – щелочной металл. Пероксиды щелочных металлов разлагаются водой с выделением кислорода:

2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂

Действием кислот на пероксиды щелочных металлов можно получить пероксид водорода:

Na₂O₂ + 2H₂SO₄ = 2NaHSO₄ + H₂O₂

IIГидроксиды. Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочноземельными металлами) и нерастворимые в воде. Основное различие между ними заключается в том, что концентрация ионов ОН^– в растворах щелочей достаточно высока, для нерастворимых же оснований она определяется растворимостью вещества и обычно очень мала. Тем не менее небольшие равновесные концентрации иона ОН^– даже в растворах нерастворимых оснований определяют свойства этого класса соединений.

Гидроксиды – соединения элементов (кроме фтора и кислорода) с гидроксогруппами O^-IIH, могут содержать также кислород O^-II. В гидроксидах

степень окисления элемента всегда положительная (от +I до +VIII). Число гидроксогрупп от 1 до 6. Делятся по химическим свойствам на основные, кислотные и амфотерные.

Основные гидроксиды (основания). Образованы элементами с металлическими свойствами. Получаются по реакциям соответствующих основных оксидов с водой:

Ме₂О + Н₂О = МеОН (Ме =Li, Na, K, Rb, Cs)

МеО + Н₂О = Ме(ОН)₂ (Ме = Ca, Sr, Ba)

При нагревании реальная дегидратация (потеря воды) протекает для следующих гидроксидов:

Основные гидроксиды замещают свои гидроксогруппы на кислотные остатки по правилу валентности с образованием солей, металлические элементы сохраняют свою степень окисления в катионах солей.

Кислотные гидроксиды (кислоты). Образованы элементами с неметаллическими свойствами. Примеры:

При диссоциации в разбавленном водном растворе образуются катионы Н⁺ (точнее Н₃О⁺) и следующие анионы, или кислотные остатки:

Кислоты HNO₃ и H₂SO₄ называются сильными, а Н₂СО₃ и Н₃РО₄ – слабыми. Кислоты можно получить по реакциям соответствующих кислотных оксидов с водой. Исключение составляет SO₂. Ему в качестве кислотного гидроксида соответствует полигидрат SO₂ ^. n Н₂О («сернистая кислота H₂SO₃» не существует, но кислотные остатки HSO₃^– и SO₃^2– присутствуют в солях). При нагревании некоторых кислот протекает реальная дегидратация, и образуются соответствующие кислотные оксиды. При замене (реальной и формальной) водорода кислот на металлы и амфигены по правилам валентности образуются соли, кислотные остатки сохраняют в солях свой состав заряд. Кислоты Н₂SО₄ и Н₃РО₄ в разбавленном водном растворе реагируют с металлами и амфигенами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, при этом образуются соответствующие соли и выделяется водород (кислота HNO₃ в такие реакции не вступает). В отличие от бескислородных кислот кислотные гидроксиды называют кислородсодержащими кислотами или оксокислотами.

Амфотерные гидроксиды. Образованы элементами с амфотерными свойствами. Типичныеамфотерные гидроксиды:

Ве(ОН)₂, Sn(ОН)₂, Zn(ОН)₂, Pb(ОН)₂, Al(ОН)₃, Cr(ОН)₃.

Не образуются из амфотерных оксидов и воды, но подвергаются реальной дегидратации и образуют амфотерные гидроксиды:

Ме(ОН)₂ = МеО + Н₂О (Ме = Ве, Sn, Zn, Pb)

Ме(ОН)₃ (-Н₂О) — МеО(ОН) (-Н₂О) — Ме₂О₃ (Ме = Al, Cr)

И с к л ю ч е н и е: для железа (III) известен только метагидроксид FeO(OH), «гидроксид железа (III) Fe(ОН)₃» не существует (не получен). Амфотерные гидроксиды проявляют свойства основных и кислотных оксидов; образуют два вида солей, в которых в которых амфотерный элемент входит в состав либо катионов солей, либо их анионов.

Для элементов, имеющих несколько степеней окисления, действует правило: чем выше степень окисления, тем более выражены кислотные свойства гидроксидов (и/или соответствующих оксидов).

П р и м е р:

IIIСоли. Соединения, состоящие из катионов основныхили амфотер-ных (в роли основных) гидроксидов и и анионов (остатков) кислотных или амфотерных (в роли кислотных) гидроксидов. В отличие от бескислородных срлей (см. выше), соли рассматриваемые здесь, называются кислородсодержащими солями или оксосолями.

Соли делятся на основные, средние, кислые, двойные.

Основные соли. Содержат гидроксогруппы ОН^—, рассматриваемые как отдельные анионы, например FeNO₃(OH), Ca₂SO₄(OH)₂, Cu₂CO₃(OH)₂, образуются при действии на кислотные гидроксиды избытка основного гидроксида, содержащего не менее двух гидроксогрупп в формульной единице:

2Cu(OH) + Н₂СО₃ = Cu₂CO₃(OH)₂ + Н₂О

2Ni(OH)₂ + Н₂SО₄ = Ni₂SO₄(OH)₂ + Н₂О

Основные соли, образованные сильными кислотами, при добавлении соответствующего кислотного гидроксида переходят в средние:

СоNO₃(OH) + НNO₃ = Со(NO₃)₂ + Н₂О

Ni₂SO₄(OH)₂ + Н₂SO₄ = 2NiSO₄ + Н₂О

Большинство основных солей малорастворимы, в воде; они осаждаются при совместном гидролизе, если образованы слабыми кислотами:

2MgCl₂+ H₂O + 2Na₂CO₃ = Mg₂CO₃(OH)₂ + CO₂ + 4NaCl

Кислые соли. Кислые соли содержат кислые кислотные остатки, содержащие водород, НСО₃^-, Н₂РО₄^-, НРО₄^2-. Образуются при действии на основные или амфотерные или средние соли избытка кислотных гидроксидов, содержащих не менее двух атомов водорода в молекуле; аналогично действуют соответствующие кислотные оксиды:

2NaOH + H₂SO_4(конц.) = NaНSO₄ + Н₂О

Zn(OH)₂ + 2H₃PO_4(конц.) = ZnHPO₄ + 2Н₂О

При добавлении гидроксида соответствующего металла или амфигена кислые соли переводятся в средние:

NaНSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + Н₂О

Pb(HSO₄)₂ + Pb(OH)₂ = 2PbSO₄ + Н₂О

Почти все кислые соли хорошо растворимы в воде, диссоциируют нацело (КНСО₃ = К⁺ + НСО₃^—)

Средние соли. Содержат средние кислотные остатки СО₃^2-, NO₃^-, PO₄^3-, SO₄^2- и др., например К₂СО₃, Mg(NO₃)₂ и др. если средние соли плучают по реакциям с участием гидроксидов, то реагенты берут в эквивалентных количествах, например, соль К₂СО₃ можно получить, если взять реагенты в соотношениях: