§ 40. Способы получения оксидов
Вспомните:
• простыми веществами называют вещества, состоящие из атомов только одного химического элемента, сложными — вещества, состоящие из атомов нескольких элементов;
• классификацию оксидов (§ 26).
Получение оксидов горением простых веществ
Оксиды — это бинарные соединения с Оксигеном, поэтому простейший способ получения оксидов — это взаимодействие простых веществ с кислородом:
Почти все простые вещества взаимодействуют с кислородом (окисляются). Многие из них взаимодействуют с кислородом достаточно бурно даже в воздухе, с выделением большого количества теплоты и света, т. е. горят (рис. 40.1).
Большинство металлов взаимодействуют с кислородом достаточно медленно. Например, медь, железо или ртуть необходимо прокаливать на воздухе длительное время, чтобы они полностью прореагировали. С этими металлами реакция протекает намного быстрее, если ее проводить не на воздухе, а использовать чистый кислород:
Некоторые простые вещества вообще не реагируют с кислородом. Среди металлов — это золото
и платина, а среди неметаллов — инертные газы (неон, аргон и др.) и галогены (хлор, бром, йод).
Если простое вещество очень медленно взаимодействует с кислородом или вовсе не взаимодействует, то соответствующие оксиды очень легко разлагаются при нагревании (рис. 40.2):
Наиболее активные металлы, такие как натрий или калий, настолько активно взаимодействуют с кислородом, что обычно образуют не оксиды, а пероксиды или надпероксиды:
2Na + O2 = Na2O2 (натрий пероксид)
K + O2 = KO2 (калий надпероксид)
Получение оксидов горением сложных веществ
Оксиды можно также получить в результате взаимодействия сложных веществ с кислородом. Многие сложные вещества могут гореть в кислороде на воздухе. Например, вследствие горения метана СН4 образуются два оксида — карбон(^) оксид и гидроген оксид:
Гидроген сульфид (сероводород) H2S сгорает в кислороде также с образованием двух оксидов: сульфур(^) оксида и гидроген оксида:
Для промышленности важное значение имеют реакции сгорания сульфидов металлических элементов, поскольку в этих случаях образуются два ценных оксида — сульфур(^) оксид, используемый для добывания сульфатной кислоты, и оксиды металлических элементов, из которых потом получают металлы:
Элементы с переменной валентностью способны образовывать несколько оксидов. Оксид с низшей валентностью элемента может взаимодействовать с кислородом с образованием оксида с высшей валентностью. Например, Фосфор при взаимодействии с кислородом может образовывать фосфор(Ш) оксид (низший оксид) и фосфор^) оксид (высший оксид). В этом случае низший оксид Р2О3 взаимодействует с кислородом с образованием высшего оксида Р2О5:
Аналогично феррум(П) оксид взаимодействует с кислородом с образованием феррум(Ш) оксида:
Дегидратация гидратов оксидов
Оксиды можно получать также разложением (дегидратацией) неустойчивых гидратов оксидов: гидратов кислотных оксидов (кислот) и гидратов основных оксидов (гидроксидов):
Такие реакции происходят при прокаливании почти всех гидроксидов, за исключением гидроксидов Натрия и Калия. Таким способом можно получить оксиды даже тех элементов, которые в виде простого вещества не реагируют с кислородом, например оксид Аурума:
Дегидратацию оксигенсодержащих кислот (гидратов кислотных оксидов) проводят нагреванием при наличии фосфор^) оксида (вещества, активно поглощающего воду):
Такие кислоты, как карбонатная H2CO3, сульфитная H2SO3 и силикатная H2SiO3, легко превращаются в оксиды даже при незначительном нагревании:
Термическое разложение солей
Оксиды также образуются при разложении некоторых солей окси-генсодержащих кислот. При прокаливании многих таких солей образуется два оксида: основный и кислотный (ангидрид соответствующей кислоты):
Такие реакции происходят лишь при условии, что один из продуктов реакции (оксидов) является летучим, например: SO2, CO2, SO3.
Соли, образованные нелетучими оксидами, при прокаливании не разлагаются, а только плавятся.
Если оксид, образующийся при разложении, сам является термически неустойчивым, то образуются также продукты его распада, например:
Разложению при прокаливании не подвергаются соли Натрия и Калия. При нагревании они начинают плавиться, а если и разлагаются, то по особой схеме. Некоторые из таких реакций используют в лабораториях для получения кислорода:
• Стекло со значительным содержанием плюмбум(ІІ) оксида — хрусталь — очень похоже на алмаз. С конца XVIII ст. из хрусталя начали изготовлять поддельные драгоценные камни. Из бесцветного — алмазы, из окрашенного золотом — ярко-красные рубины, а хром(Ш) оксидом — зеленые изумруды.
• Нитроген(І) оксид (N2O) используют в больницах в качестве наркоза при операциях. Он имеет слабый приятный запах и сладковатый привкус. При вдыхании его в небольших дозах наступает наркотическое опьянение, для которого характерно веселое состояние. Он вызывает неконтролируемые судорожные движения мышц лица, напоминающие смех, благодаря чему нитроген(І) оксид называют еще «веселящим газом».
• Основное сырье для получения алюминия — алюминий оксид Al2O3 — содержится в обычной глине. Алюминий обладает ценными свойствами — легкий, прочный и, главное, дешевый. Сегодня алюминий получают действием электрического тока на алюминий оксид. Но до разработки электролитического метода получение алюминия было чрезвычайно затратным. В 1855 г. 1 кг алюминия стоил дороже золота. Поэтому алюминий называли «серебром из глины».
Выводы
1. Оксиды образуются при взаимодействии простых и сложных веществ с кислородом. Чем активнее вещества, тем легче они вступают в реакцию с кислородом.
2. Оксиды образуются при разложении неустойчивых сложных веществ: кислот, гидроксидов и солей. Разложению подвергаются нерастворимые гидроксиды, неустойчивые кислоты и соли, если при этом образуются летучие оксиды.
Контрольные вопросы
1. Какие простые вещества — металлы и неметаллы — не взаимодействуют с кислородом? Приведите примеры.
2. Какие гидроксиды, кислоты и соли способны разлагаться с образованием солей? Приведите примеры.
Задания для усвоения материала
1. Составьте уравнения реакций горения угля, фосфора, бора, алюминия, цинка. Назовите продукты реакций. В каком случае образуются кислотные оксиды, а в каком — основные?
2. Манган(П) карбонат разлагается при нагревании на манган(И) оксид и углекислый газ. Составьте уравнение реакции.
3. Составьте уравнение реакции получения нитроген^) оксида из нитратной кислоты.
4. Предложите три способа получения углекислого газа.
5. При прокаливании феррум(Ш) сульфата образуются феррум(Ш) оксид и газ, который при взаимодействии с водой образует сульфатную кислоту. Составьте уравнение реакции.
6. Какие вещества образуются при нагревании силикатной и карбонатной кислот? Составьте уравнения реакций.
7. Составьте уравнения реакций разложения солей: плюмбум(П) карбоната, цинк нитрата, аргентум сульфита, аргентум(І) нитрата. В каких случаях образуются термически неустойчивые оксиды?
8. Дополните схемы реакций, назовите продукты реакций:
9. Составьте уравнения реакций для осуществления превращений:
а) Mg ^ MgSO4 ^ MgO ^ MgCO3; б) Cu ^ CuO ^ Cu(NO3)2 ^ ЩОН)2.
10. Вычислите объем кислорода (н. у.), необходимый для получения магний оксида массой 240 г из магния.
11. Вычислите массу фосфора, который необходимо сжечь для получения фосфор^) оксида массой 7,1 г.
12. Вычислите объем газа (н. у.), который образуется при разложении кальций карбоната массой 250 г.
136. Некоторые предприятия Украины используют в технологических процессах реакцию разложения кальций карбоната. В дополнительных источниках найдите информацию о таких производствах. Как предотвращают чрезмерные выбросы углекислого газа в атмосферу?
Это материал учебника Химия 8 класс Григорович
Автор: admin от 16-09-2016, 23:49, Переглядів: 2880