Страница 173 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Какие вещества называют оксидами?

Какие вещества называют оксидами?

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Другой элемент может быть как металлом, так и неметаллом. Общая формула оксидов — $Э_xO_y$, где $Э$ — химический элемент, а $O$ — кислород.

Оксиды классифицируют по их химическим свойствам, в частности, по их способности реагировать с кислотами и основаниями с образованием солей. Выделяют две основные группы оксидов: солеобразующие и несолеобразующие.

1. Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые при химических реакциях образуют соли. Они, в свою очередь, делятся на три подгруппы:

- Основные оксиды: Образованы, как правило, металлами с низкой степенью окисления (+1, +2). Например, оксид натрия $Na_2O$, оксид кальция $CaO$, оксид меди(II) $CuO$. Они реагируют с кислотами, образуя соль и воду. Пример реакции: $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$.

- Кислотные оксиды: Образованы неметаллами или металлами с высокой степенью окисления (обычно от +4 до +7). Например, оксид серы(VI) $SO_3$, оксид углерода(IV) $CO_2$, оксид фосфора(V) $P_2O_5$. Они реагируют с основаниями, образуя соль и воду. Пример реакции: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$.

- Амфотерные оксиды: Образованы металлами, которые проявляют двойственные свойства (и кислотные, и основные). Это, как правило, металлы с промежуточными степенями окисления (+3, +4, реже +2). Например, оксид алюминия $Al_2O_3$, оксид цинка $ZnO$, оксид бериллия $BeO$. Они могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Примеры реакций: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$ (проявляет основные свойства); $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$ (проявляет кислотные свойства).

2. Несолеобразующие (или безразличные) оксиды — это оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями и не образуют солей. Их немного, и к ним относятся, например, оксид углерода(II) $CO$, оксид азота(I) $N_2O$, оксид азота(II) $NO$.

Важно отметить, что соединения, в которых кислород имеет другую степень окисления (не -2), не относятся к классу оксидов. Например, пероксиды (степень окисления кислорода -1, например, $H_2O_2$), надпероксиды (степень окисления -1/2, например, $KO_2$) и фторид кислорода $OF_2$ (степень окисления кислорода +2).

Ответ: Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления -2.

• Как изменяются кислотные свойства оксидов неметаллов и кислородсодержащих кислот по периоду и в А-группах?

Кислотные свойства оксидов неметаллов и соответствующих им кислородсодержащих кислот закономерно изменяются в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Рассмотрим эти изменения по периоду и в главных (А) подгруппах.

Изменение свойств по периоду

При движении по периоду слева направо происходит увеличение заряда ядер атомов, уменьшение их радиусов и, как следствие, увеличение электроотрицательности элементов. Неметаллические свойства элементов усиливаются.

Это напрямую влияет на свойства их высших оксидов и гидроксидов (кислородсодержащих кислот). Чем выше электроотрицательность неметалла (Э), тем сильнее он оттягивает на себя электронную плотность от атома кислорода в связи Э-О. В свою очередь, атом кислорода сильнее поляризует связь О-Н в гидроксильной группе (Э-О-Н), ослабляя её. Это облегчает отщепление протона ($H^+$) в водном растворе, что и определяет силу кислоты.

Рассмотрим изменение свойств на примере элементов 3-го периода и их высших оксидов:

$Na_2O \rightarrow MgO \rightarrow Al_2O_3 \rightarrow SiO_2 \rightarrow P_2O_5 \rightarrow SO_3 \rightarrow Cl_2O_7$

Характер оксидов изменяется от основного ($Na_2O$, $MgO$) через амфотерный ($Al_2O_3$) к кислотному ($SiO_2$, $P_2O_5$, $SO_3$, $Cl_2O_7$). При этом сила кислотных свойств в ряду кислотных оксидов нарастает.

Соответственно, усиливается и сила образуемых ими кислородсодержащих кислот:

$H_2SiO_3$ (кремниевая кислота, очень слабая) $ < H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота, средней силы) $ < H_2SO_4$ (серная кислота, сильная) $ < HClO_4$ (хлорная кислота, очень сильная).

Таким образом, с ростом порядкового номера элемента в периоде кислотные свойства его высшего оксида и соответствующей ему кислородсодержащей кислоты усиливаются.

Ответ: При движении по периоду слева направо кислотные свойства оксидов неметаллов и соответствующих им кислородсодержащих кислот усиливаются.

Изменение свойств в А-группах

При движении по главной подгруппе сверху вниз увеличивается число электронных слоев, что ведет к увеличению атомного радиуса и уменьшению электроотрицательности элементов. Неметаллические свойства элементов ослабевают.

Уменьшение электроотрицательности центрального атома неметалла (Э) в ряду однотипных кислородсодержащих кислот приводит к тому, что он слабее притягивает электроны от атома кислорода. В результате поляризация связи О-Н в гидроксильной группе ослабевает, связь становится прочнее, и диссоциация с отщеплением катиона водорода ($H^+$) затрудняется.

Рассмотрим изменение силы кислот на примере галогенов (VIIA группа) для кислот с одинаковой степенью окисления галогена +5:

$HClO_3$ (хлорноватая кислота) > $HBrO_3$ (бромноватая кислота) > $HIO_3$ (иодноватая кислота).

Электроотрицательность уменьшается в ряду $Cl > Br > I$, и сила кислот закономерно падает.

Аналогичная тенденция наблюдается и в VIA группе для кислот, где центральный атом имеет степень окисления +6:

$H_2SO_4$ (серная кислота) > $H_2SeO_4$ (селеновая кислота) > $H_2TeO_4$ (теллуровая кислота).

Следовательно, при движении по главной подгруппе сверху вниз кислотные свойства оксидов неметаллов и соответствующих им кислородсодержащих кислот ослабевают.

Ответ: При движении по А-группе сверху вниз кислотные свойства оксидов неметаллов и соответствующих им кислородсодержащих кислот ослабевают.