Условие задачи
Из перечня формул выпишите отдельно формулы основных и кислотных оксидов и запишите соответствующие им формулы оснований и кислот: SiO2, CrO3, MgO, Mn2O7, Cu2O, SO2, FeO, N2O3, K2O, NiO, Na2O, NO, BaO. Назовите все вещества
Решение
Ниже приведён разбор задачи по неорганической химии (теория кислотно-основных свойств оксидов).
Задача состоит из двух этапов:
1. Из данного перечня формул необходимо выделить кислотообразующие (кислотные) оксиды и оксиды, проявляющие основные свойства (основные оксиды). При этом некоторые оксиды (например, NO) могут не являться ни ярко кислотными, ни ярко основными.
2. Для каждого из них записать соответствующую формулу – для кислотных оксидов – формулу кислоты, получающейся при их соединении с водой, а для основных оксидов – формулу основания (гидроксида), образующегося при взаимодействии с водой.
Ниже приведём подробное решение.
──────────────────────────────
1. Определим тип оксида по признаку:
• Кислотные оксиды обычно характерны для непереходных элементов (например, Si, Cr, Mn, S, N) в высоких степенях окисления, они реагируют с водой с образованием кислот.
• Основные оксиды – оксиды металлов щелочных и щелочноземельных металлов (Mg, K, Na, Ba) и некоторых переходных металлов (Fe, Ni, Cu – пусть даже оксид меди(I) часто может быть амфотерным, но в данном перечне будем считать его основным).
• Если оксид не поддаётся очевидной классификации (например, NO), его можно обозначить как нейтральный.
Рассмотрим каждый из данных оксидов:
• SiO₂
– Элемент Si – металоид, оксид обладает кислотными свойствами.
– Кислотный оксид.
• CrO₃
– Хром в степени +6, оксид очень кислый (образует хромовую кислоту).
– Кислотный оксид.
• MgO
– Магний – щелочноземельный металл, оксид является типичным основным оксидом.
– Основной оксид.
• Mn₂O₇
– Манган в степени +7, оксид сильнокислый (при растворении даёт пермангановую кислоту).
– Кислотный оксид.
• Cu₂O
– Медь(I) – хотя некоторые оксиды меди могут быть амфотерными, для данной задачи оксид Cu₂O принято отнести к основным.
– Основной оксид.
• SO₂
– Сера в степени +4; оксид является кислотным (при растворении даёт сернистую кислоту).
– Кислотный оксид.
• FeO
– Железо(II) – оксид, как правило, проявляет основные свойства.
– Основной оксид.
• N₂O₃
– Оксид азота, в основе которого лежит непереходной элемент; проявляет кислотные свойства (при растворении образует азотистую кислоту, HNO₂).
– Кислотный оксид.
• K₂O
– Калий – щелочной металл, его оксид – классический основной оксид.
– Основной оксид.
• NiO
– Никель(II) – оксид основных свойств (хотя некоторым переходным оксидам можно приписывать амфотерность, здесь принято считать его основным).
– Основной оксид.
• Na₂O
– Натрий – щелочной металл, оксид является основным.
– Основной оксид.
• NO
– Оксид азота(I). Этот оксид не проявляет ярко выраженных кислотных или основных свойств (при растворении в воде его превращения не приводят к стабильно образующейся кислой или щелочной среде).
– Классифицируем его как нейтральный оксид.
• BaO
– Барий – щелочноземельный металл, оксид – типичный основной оксид.
– Основной оксид.
──────────────────────────────
2. Записываем соответствующие формулы оснований (гидроксидов), получающихся при взаимодействии основных оксидов с водой, и формулы кислот, образующихся при взаимодействии кислотных оксидов с водой.
А. Для кислотных оксидов реакция с водой приводит к образованию соответствующих кислот:
1) SiO₂
При реакции с водой образуется кремниевая кислота:
SiO₂ + H₂O → H₂SiO₃
Формула кислоты: H₂SiO₃.
2) CrO₃
При растворении в воде получается хромовая кислота:
CrO₃ + H₂O → H₂CrO₄
Формула кислоты: H₂CrO₄.
3) Mn₂O₇
При взаимодействии с водой образуется пермангановая кислота:
Mn₂O₇ + H₂O → 2 HMnO₄
Формула кислоты: HMnO₄.
4) SO₂
Раствор SO₂ в воде даёт сернистую кислоту:
SO₂ + H₂O → H₂SO₃
Формула кислоты: H₂SO₃.
5) N₂O₃
При взаимодействии с водой образуется азотистая кислота:
N₂O₃ + H₂O → 2 HNO₂
Формула кислоты: HNO₂.
Б. Для основных оксидов при реакции с водой образуются гидроксиды:
1) MgO
MgO + H₂O → Mg(OH)₂
Формула основания: Mg(OH)₂.
2) Cu₂O
При реакции с водой (с учётом стехиометрии) можно получить медный(I) гидроксид:
Cu₂O + H₂O → 2 CuOH
Формула основания: CuOH.
3) FeO
FeO + H₂O → Fe(OH)₂
Формула основания: Fe(OH)₂.
4) K₂O
K₂O + H₂O → 2 KOH
Формула основания: KOH.
5) NiO
NiO + H₂O → Ni(OH)₂
Формула основания: Ni(OH)₂.
6) Na₂O
Na₂O + H₂O → 2 NaOH
Формула основания: NaOH.
7) BaO
BaO + H₂O → Ba(OH)₂
Формула основания: Ba(OH)₂.
Отдельно отметим, что оксид NO (NO) является нейтральным – он не дает при взаимодействии с водой стойко выраженного кислого или щелочного раствора, поэтому для него соответствующая кислота или основание не записываем.
──────────────────────────────
Ответ.
Кислотные оксиды (с соответствующими кислотами):
1. SiO₂ → кислота: H₂SiO₃
2. CrO₃ → кислота: H₂CrO₄
3. Mn₂O₇ → кислота: HMnO₄
4. SO₂ → кислота: H₂SO₃
5. N₂O₃ → кислота: HNO₂
Основные оксиды (с соответствующими основаниями):
1. MgO → основание: Mg(OH)₂
2. Cu₂O → основание: CuOH
3. FeO → основание: Fe(OH)₂
4. K₂O → основание: KOH
5. NiO → основание: Ni(OH)₂
6. Na₂O → основание: NaOH
7. BaO → основание: Ba(OH)₂
Нейтральный оксид:
• NO – не образует ни стойко кислой, ни стойко щелочной реакции с водой.
Таким образом, все вещества из перечня распределены по типу и для каждого написана соответствующая формула кислоты или основания согласно правилам химии.