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氧化物
鎖定
氧化物酸性氧化物
在説概念之前,我們先看下面兩個例子:
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
但是酸性氧化物不一定是非金屬氧化物。
氧化物與水反應
酸性氧化物大多數能跟水直接化合生成酸。
CO2+H2O=H2CO3
SO3+H2O=H2SO4
SiO2則不能直接與水反應生成H2SiO3。
不穩定酸也可以受熱分解生成酸性氧化物。
H2CO3=(加熱)CO2↑+H2O
H2SO4=(加熱)SO3↑+H2O
可以説,酸性氧化物都是酸酐。
氧化物與鹼反應
酸性氧化物可以與鹼發生反應生成鹽和水。
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
氧化物與鹼性氧化物
一定條件下,鹼性氧化物和酸性氧化物反應生成鹽。
CaO+CO2=CaCO3
氧化物鹼性氧化物
同樣的引入,我們先看下面兩個例子:
2HCl+CuO=CuCl2+H2O
3H2SO4+Fe2O3=Fe2(SO4)3+3H2O
上述反應表明,氧化銅,氧化鐵跟鹼的性質相似。因此,人們把氧化銅,氧化鐵這樣能跟酸反應生成且只生成鹽和水的氧化物,稱為鹼性氧化物。(SiO2可以與HF反應,但SiO2是酸性氧化物(SiO2可以與HF反應是SiO2的特性,與它是鹼性氧化物或酸性氧化物無關))(鹼性氧化物包括活潑金屬氧化物和其他金屬的低價氧化物,如Na2O、CaO、BaO、CrO、MnO等)
雖然酸性氧化物不一定是非金屬氧化物(如Mn2O7),但我們可以説,鹼性氧化物一定是金屬氧化物。
氧化物與水反應
鹼性氧化物的對應水化物是鹼,對應鹼為可溶性鹼的鹼性氧化物能跟水直接化合生成鹼。
K2O+H2O=2KOH
Na2O+H2O=2NaOH
BaO+H2O=Ba(OH)2
CaO+H2O=Ca(OH)2
只從理論上講,鹼性氧化物可以視為對應鹼脱水後的產物。
不溶性鹼則可以受熱分解生成對應的鹼性氧化物和水。
Cu(OH)2=(加熱)CuO+H2O
氧化物與酸反應
鹼性氧化物可以與酸發生反應生成鹽和水。
2HCl+CuO=CuCl2+H2O
3H2SO4+Fe2O3=Fe2(SO4)3+3H2O
氧化物與鹽反應
氧化物兩性氧化物
如Al2O3,ZnO等。
以Al2O3為例:
Al2O3+ 6HCl= 2AlCl3+ 3H2O
MnO2也是兩性氧化物。在酸性介質中具有中等強度的氧化性,2MnO2 +2H2SO4=2MnSO4+O2+2H2O。在強鹼中有中等強度的還原性,可被空氣中氧氣氧化生成MnO4。
Mn2O7 >MnO3 >MnO2 >MnO
酸性 酸性 兩性 鹼性
氧化物中性氧化物
這裏需要説明的是:有些不成鹽氧化物在一定條件下是可以“成鹽”的。
氧化物過氧化物
過氧化鈉過氧化鈉是鈉在氧氣或空氣中燃燒的產物之一,純品過氧化鈉為白色,但一般見到的過氧化鈉呈淡黃色,原因是反應過程中生成了少量超氧化鈉。過氧化鈉易潮解、有腐蝕性,應密封保存;具有強氧化性,可以用來漂白紡織類物品、麥杆、羽毛等。
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氧化物結構分類
氧化物離子型
化學式類型 | 氧化物舉例 |
M2O | 鹼金屬的氧化物 |
MO | BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、CdO、VO、MnO、CoO、NiO |
M2O3 | Al2O3、Sc2O3、Ln2O3(鑭系金屬氧化物) |
MO3 | ReO3、WO3 |
M3O4 | Fe3O4、Pb3O4、Mn3O4 |
氧化物共價型
結構類型 | 氧化物舉例 | |
非金屬元素 | 簡單分子氧化物 | H、F、Cl、Br、I、S、Se、N、P、As、C的氧化物 |
巨分子氧化物 | B、Si的氧化物 | |
金屬元素 | 18電子外殼離子的氧化物 | Ag2O、Cu2O |
18+2電子外殼離子的氧化物 | SnO、PbO | |
8電子外殼、高電荷離子的氧化物 |
氧化物化學性質
氧化物酸鹼性
根據酸鹼特性,氧化物可分成4類:酸性的、鹼性的、兩性的和中性的。
(1)酸性氧化物。溶於水呈酸性溶液或同鹼發生的氧化物是酸性氧化物。例如:
P4O10+6H2O→4H3PO4
Sb2O5+2NaOH+5H2O→2Na[Sb(OH)6]
大多數非金屬共價型氧化物和某些電正性較弱的高氧化態金屬的氧化物都是酸性的。
(2)鹼性氧化物。溶於水呈鹼性溶液或同酸發生的氧化物是鹼性氧化物。例如:
CaO+H2O→Ca(OH)2
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
大多數電正性元素的氧化物是鹼性的。
(3)兩性氧化物。同強酸作用呈鹼性,又同強鹼作用呈酸性的氧化物是兩性氧化物。例如:
ZnO+2HCl→ZnCl2+H2O
ZnO+2NaOH+H2O→Na2[Zn(OH)4]
靠近長週期表中非金屬區的一些金屬元素的氧化物易顯兩性。
(4)中性氧化物。既不與酸反應也不與鹼反應的氧化物叫做中性氧化物。例如CO和N2O。
詳見:氧化物的酸鹼性。
氧化物熱穩定性
大部分氧化物具有很高的熱穩定性,尤其是IIA和IVB族元素的氧化物、Li2O、Na2O、B2O3、Al2O3、SiO2等,對熱不穩定的氧化物較少,例如鹵素的氧化物、N2O5、Ag2O、HgO等。短週期元素氧化物的穩定性從左至右遞減,唯鹼金屬元素氧化物的穩定性較鹼土金屬為差,當我們考慮到M+離子之間的斥力而使M2O的晶格能較低時就不難理解這個“反常”現象了;在同一族裏,尤其是副族元素,從上向下熱穩定性增強,這是因為,雖然從上向下隨着陽離子和陰離子半徑之和的增加而減小了晶格能,但隨原子半徑的增大而減小電離能的效應更為顯著,特別是當陽離子的半徑比氧離子的半徑小時更是這樣。
氧化物分類總結
①按與氧化合的另一種元素的類型分為金屬氧化物與非金屬氧化物
②按成鍵類型或組成粒子類型分為離子型氧化物與共價型氧化物
離子型氧化物:部分活潑金屬元素形成的氧化物如Na2O、CaO等
共價型氧化物:部分金屬元素和所有非金屬元素的氧化物如MnO2、HgO、SO2、ClO2 等
③按照氧的氧化態分為普通氧化物(氧的氧化態為-2)、過氧化物(氧的氧化態為-1)、超氧化物(氧的氧化態為-1/2)和臭氧化物(氧的氧化態為-1/3)
- 參考資料
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- 1. 劉志華. “單質、氧化物、酸、鹼、鹽”概念辨析[J]. 中學生數理化(高一數學), 2009(9):58-60.
- 2. 宋心琦,王晶.高中化學(必修一):人民教育出版社,2009.12
- 3. 宋心琦,王晶.高中化學(必修二):人民教育出版社,2009.12
- 4. 化學教材研究開發中心.化學(選修三)物質結構與性質:人民教育出版社,2009.12
- 5. oxide .有道[引用日期2023-07-01]