Условие задачи
Составьте формулы следующих оксидов и укажите их характер:а) оксид углерода (IV), оксид натрия, оксид кальция, оксид серы (VI), оксид фосфора (V), оксид лития;б) оксид магния, оксид меди (II), оксид марганца (VII), оксид хрома (III), оксид цинка, оксид селена (VI);в) оксид фосфора (V), оксид лития, оксид бериллия, оксид серы (IV), оксид мышьяка (III), оксид марганца (II);г) оксид кремния, оксид хрома (VI), оксид алюминия, оксид хрома (II), оксид серебра, оксид марганца (IV).
Решение
Ниже приведено подробное решение задачи по неорганической химии (распознавание и запись химических формул оксидов, а также определение их кислотно-основного/амфотерного характера).
Общие замечания. В оксидах элемент имеет определённую степень окисления, которая определяет формулу соединения (так, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю). Характер оксида определяется природой элемента, входящего в соединение:
• Неметаллические оксиды (как CO₂, SO₃, P₂O₅, SeO₃, CrO₃, SiO₂ и т.п.) – кислотные;
• Оксиды щёлочных и щёлочноземельных металлов (Na₂O, CaO, MgO, Li₂O, MnO, CrO и Ag₂O) – обычно основные;
• Некоторые металлоидные или металлические оксиды (например, оксид алюминия, оксид хрома (III), оксид цинка, оксид бериллия, оксид марганца (IV)) – амфотерные, то есть могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями.
Ниже приведём для каждой группы списки формул и их характер.
──────────────────────────────
а) Оксиды:
1. Оксид углерода (IV).
– Углерод имеет степень окисления +4, кислород –2; для нейтрального соединения 1∙(+4) + 2∙(–2) = 0.
Формула: CO₂.
– Характер: кислотный (при взаимодействии с водой даёт угольную кислоту).
2. Оксид натрия.
– Na имеет степень окисления +1, кислород –2; необходимо 2 атома Na: 2∙(+1) + (–2) = 0.
Формула: Na₂O.
– Характер: основной.
3. Оксид кальция.
– Ca имеет +2, кислород –2; 1∙(+2) + 1∙(–2) = 0.
Формула: CaO.
– Характер: основной.
4. Оксид серы (VI).
– Сера в степени +6, кислород –2; 1∙(+6) + 3∙(–2) = 0.
Формула: SO₃.
– Характер: кислотный.
5. Оксид фосфора (V).
– Фосфор – +5, кислород –2; эмпирическая формула получается как P₂O₅ (2∙(+5)=+10, 5∙(–2)=–10).
Формула: P₂O₅.
– Характер: кислотный (при реакции с водой образует фосфоровую кислоту).
6. Оксид лития.
– Li: +1, кислород: –2; для нейтральности 2∙(+1) + (–2) = 0.
Формула: Li₂O.
– Характер: основной.
──────────────────────────────
б) Оксиды:
1. Оксид магния.
– Mg: +2, кислород: –2.
Формула: MgO.
– Характер: основной.
2. Оксид меди (II).
– Cu во II степени: +2, кислород –2.
Формула: CuO.
– Характер: основной.
3. Оксид марганца (VII).
– Mn +7, кислород –2; чтобы сумма была нуль, используется 2 атома Mn и 7 кислородов: 2∙(+7)=+14, 7∙(–2)=–14.
Формула: Mn₂O₇.
– Характер: кислотный (сильно окислительное, кислотообразующее соединение).
4. Оксид хрома (III).
– Cr +3, кислород –2; для нейтральности 2∙(+3)=+6, 3∙(–2)=–6.
Формула: Cr₂O₃.
– Характер: амфотерный.
5. Оксид цинка.
– Zn +2, кислород –2.
Формула: ZnO.
– Характер: амфотерный.
6. Оксид селена (VI).
– Se +6, кислород –2; 1∙(+6) + 3∙(–2)=0.
Формула: SeO₃.
– Характер: кислотный.
──────────────────────────────
в) Оксиды:
1. Оксид фосфора (V).
– Как и выше, формула: P₂O₅.
– Характер: кислотный.
2. Оксид лития.
– Формула: Li₂O.
– Характер: основной.
3. Оксид бериллия.
– Be имеет +2, кислород –2; 1∙(+2) + 1∙(–2)=0.
Формула: BeO.
– Характер: амфотерный (бериллий оксид обычно проявляет амфотерность).
4. Оксид серы (IV).
– Сера в степени +4, кислород –2; 1∙(+4)+2∙(–2)=0.
Формула: SO₂.
– Характер: кислотный.
5. Оксид мышьяка (III).
– As в степени +3, кислород –2; для нейтральности часто используют As₂O₃: 2∙(+3)=+6, 3∙(–2)=–6.
Формула: As₂O₃.
– Характер: амфотерный.
6. Оксид марганца (II).
– Mn +2, кислород –2.
Формула: MnO.
– Характер: основной.
──────────────────────────────
г) Оксиды:
1. Оксид кремния.
– Si имеет +4, кислород –2; 1∙(+4) + 2∙(–2)=0.
Формула: SiO₂.
– Характер: кислотный (реагирует с растворёнными основаниями, образуя силикаты).
2. Оксид хрома (VI).
– Cr в степени +6, кислород –2; 1∙(+6) + 3∙(–2)=0.
Формула: CrO₃.
– Характер: кислотный.
3. Оксид алюминия.
– Al имеет +3, кислород –2; 2∙(+3)=+6, 3∙(–2)=–6.
Формула: Al₂O₃.
– Характер: амфотерный.
4. Оксид хрома (II).
– Cr в степени +2, кислород –2; 1∙(+2) + 1∙(–2)=0.
Формула: CrO.
– Характер: основной.
5. Оксид серебра.
– Ag обычно в степени +1, кислород –2; 2∙(+1)=+2, один кислород –2.
Формула: Ag₂O.
– Характер: основной.
6. Оксид марганца (IV).
– Mn в степени +4, кислород –2; 1∙(+4) + 2∙(–2)=0.
Формула: MnO₂.
– Характер: амфотерный (способен как к кислотным, так и к основным реакциям).
──────────────────────────────
Таким образом, окончательные ответы по каждому пункту:
а)
• Оксид углерода (IV): CO₂ – кислотный.
• Оксид натрия: Na₂O – основной.
• Оксид кальция: CaO – основной.
• Оксид серы (VI): SO₃ – кислотный.
• Оксид фосфора (V): P₂O₅ – кислотный.
• Оксид лития: Li₂O – основной.
б)
• Оксид магния: MgO – основной.
• Оксид меди (II): CuO – основной.
• Оксид марганца (VII): Mn₂O₇ – кислотный.
• Оксид хрома (III): Cr₂O₃ – амфотерный.
• Оксид цинка: ZnO – амфотерный.
• Оксид селена (VI): SeO₃ – кислотный.
в)
• Оксид фосфора (V): P₂O₅ – кислотный.
• Оксид лития: Li₂O – основной.
• Оксид бериллия: BeO – амфотерный.
• Оксид серы (IV): SO₂ – кислотный.
• Оксид мышьяка (III): As₂O₃ – амфотерный.
• Оксид марганца (II): MnO – основной.
г)
• Оксид кремния: SiO₂ – кислотный.
• Оксид хрома (VI): CrO₃ – кислотный.
• Оксид алюминия: Al₂O₃ – амфотерный.
• Оксид хрома (II): CrO – основной.
• Оксид серебра: Ag₂O – основной.
• Оксид марганца (IV): MnO₂ – амфотерный.
Это и есть полное решение задачи согласно правилам составления формул и определения кислотно-основного характера оксидов.