Конспект урока по теме: "Свойства оксидов" (10 - 11 класс), 2 часа

Уроки в 10 ( 11кл) Общая химия

Уроки  № 1 – 2    Оксиды – классификация, химические свойства, получение оксидов

Цели:

Познакомить учащихся с полной классификацией оксидов, их номенклатурой; повторить типы химической связи и основные их характеристики; проследить изменение характера оксида и типа связи в нем по периодической системе элементов. Актуализировать знания учащихся о свойствах оксидов, а также содержание понятия «амфотерность»; продолжить совершенствование навыков составления ионных уравнений реакций; углубить понятие «переходный металл».

Обобщить, дополнить знания учащихся о способах получения оксидов; продолжить формирование понятий о свойствах и взаимосвязи основных классов неорганических соединений.

1. Оксиды – бинарные соединения, содержащие атомы кислорода со степенью окисления (-2):

Переоксиды – особая группа:

                                        _{+1  -1                                         +1                  -1       +1}

                        Н₂О₂                    Н – О – О – Н

                                       _{+2 -1                                   +2}         O -1

                        ВаО₂                 Ba    

                                                                О^-1

                        (–О–О–) пероксо-группа

Названия по IUPAC: латинский корень от названия более ЭО-элемента+  суфикс –ид; если данный элемент образует несколько оксидов – обязательно валентность в скобках.

Примеры:

N₂O – оксид азота (I); исторические названия: закись озота (min валентность!); «веселящий газ» - название по свойствам.

NO – оксид азота (II); историческое название: окись азота.

N₂O₃ – оксид азота (III); историческое название: трехокись, триоксид – по составу; азотистый ангидрид – название по свойствам.

И далее: NO₂, N₂O₅.

2. Классификация оксидов по свойствам

                                                    ОКСИДЫ

     солеобразующие                                                      несолеобразующие

имеют соответствующие                                               нет соответствующих

        гидроксиды –                                                               гидроксидов;

по степени окисления                                                       нет общих свойств;

 и характеру свойств                                                    специфические свойства

        (3 группы)                                                                N₂O, NO, CO, SiO

    Основные                             Кислотные                         Амфотерные

им соответствуют                им соответствуют                 им соответствуют

    основания                                кислоты                   амфотерные гидроксиды    

    I-II групп                             V-VII групп                       II – III – IV  групп                           

      Ме_ХО_У                                           Ме_ХО_У; Нем_ХО_У                            Ме_ХО_У

                                            переходный металл               переходный металл

_{+1                +1                                                       +6                   +6                                                    +3              +3}

Na₂O₃ – NaOH                       CrO₃ – H₂CrO₄                        Al₂O₃ – Al(OH)₃

_{+2            +2                                                          +4                 +4                                                        +3                   +3}                     

CuO – Cu(OH)₂                        SO₂ – H₂SO₃                              Cr₂O₃ – Cr(OH)₃

                                               +_{5                   +5                                                    +2             +2}

                                               N₂O₅ – HNO₃                          ZnO – Zn(OH)₂

Можно доказать генетическую (родственную) связь оксидов и гидроксидов:

                                    Na₂O + H₂O              2NaOH

                                    CaO + H₂O               Ca(OH) ₂

нерастворимые           Cu(OH)₂               CuO + H₂O

   основания                CuO + H₂O            нет реакции

                                    CrO₃+H₂O           H₂CrO₄

                                    N₂O₅ + H₂O          2HNO₃

                                    H₂SiO₃                 H₂O + SiO₂

      Исключения          H₂O + SiO₂           нет реакции

                                    Zn(OH)₂     t^о      ZnO + H₂O

                                    2Al(OH)₃    t^о      Al₂O₃ + 3H₂O

нет реакции

                                    ZnO + H₂O        

                                    Al₂O₃ + H₂O    

I. Опрос

а) Как изменяются свойства элементов по периоду и подгруппе, в связи с чем? Почему все элементы вставных декад – переходные металлы? В чем суть термина «переходность»? Как это вытекает из строения их атомов?

б) Между атомами  каких элементов образуется ионная и ковалентная полярная связь? Почему четкой границы между этими видами связи не существует? Примеры соединений. Что такое «полярность» ковалентной связи», «степень ионизации ковалентной связи»? Что показывают эти величины?

Проследим изменение характера свойств оксидов по Периодической системе и сопоставим это с типом химической связи в их молекулах. Помним: кислород – это второй по ЭО элемент после фтора.

1. По периоду (II-й период):

_{+1                        +2                           +3                           +4                           +5                                          +2  -1}

Li₂O          BeO            B₂O₃           CO₂            N₂O₅           O₂     OF₂

                                                                                                   несолеобраз..

 

            ЭО (элемента) – увеличивается, ΔЭО – уменьшается      

                       уменьшается степень полярности связи.

сильноосновной       амфот.       слабокисотн.      среднекислот.         сильнокислотн.

         LiOH                 Be(OH)₂     H₃BO₃ (HBO₂)            H₂CO₃                       HNO₃

2. По подгруппе (I подгруппа, главная подгруппа):

Li₂O            Na₂O          K₂O            Rb₂O          Cs₂O

 

           ЭО (элемента) – уменьшается,

                  ΔЭО – увеличивается        усиливается степень ионности связи

3. Вывод: чем больше химическая связь в оксиде приближается к ионной, тем более вероятно, что это по характеру свойств основной оксид.

Оксиды с резким различием в полярности связи (и характере свойств) взаимодействуют между собой.

             L₂O               +          N₂O₅      --à LiNO₃

     основной                  кислотный

                                       ковалентная

  ионная связь                 малополярная связь

N₂O₅              +                     CO₂                     ≠                нет реакции

                    кислотный                        кислотный                  Оксиды похожи и по

       ковалентная                        ковалентная                     типу химической связи

малополярная связь            средне полярная связь               и по характеру свойств.

Металлы характерные (I, II группы, главные подгруппы)		Металлы переходные (III – IV группы, главные подгруппы + все Ме побочных подгрупп)		Неметаллы
Валентность I-II +1, +2		Валентность V-VII +1, +2
основные МеХОУ				кислотные ЭХОУ
соотв. основания				соотв. кислоты
ионная связь				ковалентная полярная связь
ионная кристаллическая   решетка				молекулярная кристаллическая решетка (исключение SiO2 -атомная
твердые  нелетучие тугоплавкие				летучие  легкоплавкие CO2,SO2 – газы N2O3, SO3 – жидкости P2O5, N2O5 – твердые ве-ва (кроме  SiO2 – твердое тугоплавкое нелетучее вещество

Химические свойства/ все оксиды – не электролиты

1. Взаимодействие с Н₂О

Металлов		Неметаллов
Только оксиды Ме I, II групп главных подгрупп (им соответствуют щелочи) Na2O + H2O            2NaOH                                                            _      Na2O + H2O           2Na+ + 2OH		а) образование нестойких кислот: с оксидами CO2; SO2 CO2 + H2O       H2CO3 (нет такой молекулы) реально                                         _                      2- CO2 + H2O        H+ + HCO3        2H+ + CO3   Равновесная система – конденсация компонентов зависит от условий.
		+6                            +6 б)   SO3 + H2O         H2SO4                                      +        2-        SO3 + H2O        2H + SO4
		в)    SiO2 + H2O ≠ исключение
		г) двойные оксиды          +4                                       +5            +3         NO2 + H2O        HNO3 + HNO2 Вряд ли можно говорить о соответствии этого оксида кислотам
		+5                 +5 Ангидриды -                         N2O5         HNO3 им соответствуют                   +3                +3 кислоты                                  N2O3        HNO2
2. Взаимодействие с кислотами (НR)
МеО + HR    МеR + H2O    соль + H2O (избыток соли – кислая соль)      CuO + 2H+ +  SO2-4 = Cu2+ + SO42- + H2O                  1 моль   :  1 моль    CuO + 2H2SO4        Cu(HSO4)2 + H2O       1    :    2		Нет реакций

3. Взаимодействие с основаниями

Нет реакций

ЭО + МеОН        МеR + H2O                      раствор (избыток кислотного оксида – кислая соль)       CO2 + 2NaOH        Na2CO3 + H2O                         _             2-       CO2 + 2OH        CO2 + H2O     1моль : 2моль        CO2 +NaOH       NaHCO3       1моль:1моль

4. Взаимодействие между оксидами

соль   МеО + кислотный оксид МеО + амфотерный оксид

соль   ЭО + основной оксид ЭО + амфотерный оксид

       СaO + CO₂         CaCO₃

Амфотерные оксиды в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, то есть имеют двойственный характер.

	Амфотерные оксиды BeO, ZnO,Al2O3, Cr2O3

 

 Соль+H₂O  оксид, гидроксид                оксид, гидрокс оксид, гидроксид  соль +H₂O                                           

Вода обладает двойственными свойствами:            _

Н₂О            Н⁺ + ОН

(и кислотными: Н⁺, и основными: ОН^–), поэтому с амфотерными оксидами не взаимодействует.

С основными и кислотными оксидами и гидроксидами взаимодействие будет тем лучше, чем более ярко выражен их характер. Это относится к соединениям металлов I и II групп главных подгрупп Периодической системы и характерных неметаллов.

1. ZnO + 2HCl               ZnCl₂ + H₂O

    ZnO + 2H⁺                 Zn²⁺ + H₂O

основные свойства

2. ZnO + 2NaOH + H₂O          Na₂[Zn(OH)₄]

                                            комплексная соль

                                  тетрагидроксоцинкат натрия

   ZnO + 2Na⁺ + 2OH^– + H₂O            2Na⁺ + [Zn(OH)₄]^2–

кислотные

 свойства

В реакциях получены две различные соли:

                   ZnCl₂          Zn²⁺ + 2Cl^–

                                   Катион

и  Na₂[Zn(OH)₄]            2Na⁺ + [Zn(OH)₄]^2–

                                      Zn входит в состав аниона

Запомним! Амфотерным оксидам (и гидроксидам) соответствуют два вида солей, где переходный металл, образующий эти амфотерные соединения, находятся в катионной и анионной формах. Это еще одно доказательство переходности его свойств:

   Простое                                            Оксиды                               Соли

  вещество:                                      и гидроксиды

переходный Ме                                 различного                    различных типов –

свойства металла                               характера,                           катионные

  и неметалла                                        свойств                             и анионные

Получение оксидов

1

1

1.                                   Ме                                 Нем

+О2

+О2

                                                

3

4

НeмXOУ

MeXOУ

     Ме_ХЭ_У                                                                                        Нем_ХЭ_У

2

4

3

2

 

                                Ме(ОН)_n          соль            H_nЭO_m

2. Уточняем особенности взаимодействия:

А.    MeXOУ	В.   НeмXOУ
1) Au, Ag, Pt + O2 ≠     Al, Zn, Cr, Ni – оксидная пленка           (реакция с поверхностью)               2Zn + O2       2ZnO    щелочные металлы Ме + О2            пероксиды (кроме Li)    оксиды – в недостатке О2 2) Только для нерастворимых оснований:           Cu(OH)2      to        CuO + H2O	1) галогены – не окисляются,     т.к. ΔЭО (Hal – О) – мала 2. Нестойкие кислоты:    H2CO3, H2SO3, H2SiO3(to), HClO, HIO3 200o               +5                         +5        2H I O3                 I2O5 + H2O получаются соответствующие ангидриды             (электронно-статические реакции) Особый случай:        +5                +4   4HNO3          4NO2 + O2 + 2H2O (OBP!)

3) Разложение солей нестойких кислот:CaCO₃ ---à CaO +CO₂

Особый случай – нитраты:

to

                                      ^{до Mg}                     Me(NO₂)n + O₂                      

   Me(NO₃)_n                  ^{(Mg – Cu)}                  Me_XO_У + NO₂ + O₂              OBP!

                                                         Me + NO₂ + O₂

NH₄NO₃               N₂O + 2H₂O

A.     МеХОУ	В.   НемХОУ
4) Обжиг сульфитов:         2CuS + 3O2       2CuO + 2SO2	4) Окисление большинства летучих       водородных соединений (кроме HHal)     SiH4 + 2O2       SiO2 + 2H2O

Домашнее задание ( 1урок)

1. Как осуществить превращения:

                       Pb                                                                             S

a)       PbS          PbO        PbCO₃                           б)  BaSO₃             SO₂             H₂S

    Pb(OH)₂                                                                    H₂SO₃

         2. Всеми возможными способами получить оксиды MgO, FeO, CO₂

3. Какие из приведенных оксидов будут взаимодействовать: а) с раствором гидроксида калия; б) с раствором хлороводородной кислоты?

         а)  SO₂, SiO₂, ZnO, MgO                                     б) SO₃, CaO, CuO, Cr₂O₃

Домашнее задание (2 урок)

1. Только из оксидов получить соли KMnO₄, KClO₃, Ba(NO₂)₂, Ca(ClO)₂, NaClO₄. Дать название оксидам.

2. Составить уравнения реакций в молекулярной и ионной форме:

                   Al(OH)₃               Al₂O₃          Al₂(SO₄)₃

                                           Na[Al(OH)₄]

3. Какое количество веществ (моль) соли образуют при полном взаимодействии оксида алюминия с 400 г 15%-ного раствора азотной кислоты?

4. Составить формулы оксидов переходных металлов: Cr (+2, +3, +6), Mn(+2, +3, +6, +7). Сделать выводы о характере их свойств, привести формулы соответствующих им гидроксидов.

3. Осуществить цепочку превращений  Li                   Li₂O            LiOH          Li₂CO₃ и вычислить массу исходного лития, зная, что в итоге получено 3,7 г карбоната лития.

Даны оксиды: MgO, Cl₂O₇, Na₂O, SO₃, Al₂O₃. Используя только эти вещества, получить все возможные соли,  напишите уравнения этих реакций.