Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Химические реакции с участием газов



Газообразное состояние вещества является одним из трех важнейших агрегатных состояний. Два другие - жидкое и твердое (кристаллическое) состояния. Газ представляет собой совокупность независимо движущихся частиц вещества, средние расстояния между которыми значительно превышают размеры (диаметры) частиц. В качестве наиболее известных газообразных при обычных условиях веществ можно назвать кислород, азот, углекислый газ, хлор, аммиак, метан. Структурными единицами всех газов, кроме шести благородных газов, являются молекулы.

задание 2.7.Какие частицы являются структурными единицами благородных газов?

Вещество находится в газообразном состоянии, когда средняя кинетическая энергия молекул превышает энергию их притяжения, и молекулы хаотически движутся во всем объеме, предоставленном веществу.

 

Газы не имеют собственного объема.

При повышении давления (сжатии) многие газы начинают переходить в жидкое состояние. Для таких газов имеется особое название - пар. К ним относятся углекислый газ, хлор, аммиак, пропан. Газы, не превращающиеся в жидкость при повышении давления, называются постоянными газами. В качестве

примеров можно привести кислород, азот, водород, метан, гелий. При достаточном понижении температуры и эти газы приобретают способность переходить в жидкое состояние.

Обычные жидкости, помещенные в замкнутый объем, превышающий объем самой жидкости, испаряются и насыщают паром свободную часть объема. Следовательно, жидкости существуют одновременно и в жидком, и в газообразном состоянии. Те вещества, которые называются газами, при обычной температуре переходят в жидкое состояние под давлением более 1атм (101,3кПа). Жидкости, имеющие большое давление насыщенного пара (-0,1атм и более, их температура кипения менее 100°С), называютлетучими. Хорошо известна летучая жидкость - медицинский эфир

Газы характеризуются неограниченной способностью к взаимному смешиванию. Самой обычной газовой смесью является воздух. Индивидуальные газы и газовые смеси заданного состава необходимо помещать в специальные закрытые сосуды, чтобы не допустить их смешивания с воздухом. Ядовитые газы (хлор, аммиак, метан) и летучие жидкости (циановодород HCN, сероуглерод CS2) оказываются наиболее опасными среди токсичных веществ, так как могут попадать в организм человека через легкие случайно, при непроизвольном контакте с веществом, примешанным к воздуху. Присутствие в воздухе некоторых газовых примесей обнаруживается по запаху (хлор, аммиак). Но обычно приходится осуществлять специальный контроль чистоты воздуха на заводах, в лабораториях, в городах и т. д.

При быстром образовании газов в химических реакциях, а также при сильном повышении температуры происходит резкое возрастание давления, иногда приводящее к взрывам. Это требует большой осторожности при работе с газами и летучими жидкостями. Утечка горючего газа метана в домах приводит к образованию взрывчатых смесей с воздухом. Та-

кие же взрывчатые смеси образуют и пары бензина. Незнание этих свойств, а иногда просто беспечность приводят к тяжелым последствиям - гибели людей, травмам, ожогам, разрушению зданий. Тем не менее хорошо известно, что газы являются необходимыми и полезными веществами. Они незаменимы в качестве рабочего тела в двигателях (автомобили, турбины, ракеты). Потоки сжатого газа используются для распыления жидкостей (аэрозольные баллончики), очистки поверхностей, охлаждения. Оболочки, заполненные легкими газами, применяются для воздухоплавания. Суда плавают по воде потому, что часть их объема заполнена воздухом. Исследования газов сыграли важную роль в развитии атомно-молекулярного учения. Существование молекул простых веществ - 02, N2, Н2 - было установлено именно благодаря тому, что эти вещества газообразны.

Из физики известно, что реальные газы ведут себя в определенных границах температуры и давления подобно идеальному газу. В частности, они подчиняются закону Авогадро:

При одинаковых условиях (давление, температура) в равных объемах всех газов и газовых смесейсодержится равное число частиц.

Эта традиционная формулировка предложена А. Авогадро в 1811 г. Для математического выражения закона Авогадро его можно сформулировать так.

Отношение объема газа к количеству вещества имеет одно и то же значение для всех газов при одинаковых условиях:

Величина Vn представляет собой молярный объем газа. При нормальных условиях, т. е. при T= 273,15 К(0°С) и р = 101,3 кПа(1 атм) V0.n = 22,4 л/моль.

При нормальных условиях 1 моль любого газа или газовой смеси занимает объем 22,4 л.

задание 2.8. Подумайте, что означает понятие «1 моль газовой смеси».

Подстановка выражения V0 = nV0n в уравнение объединенного газового закона

приводит к уравнению состояния идеального газа

где - универсальная газовая постоянная.

В СИ R = 8,31 кПа • лДмоль • К) или ДжДмоль • К).

задание 2.9. Вычислите значения универсальной газовой постоянной при выражении давления в атмосферах и в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).

задание 2.10. Рассчитайте молярный объем водяного пара при температуре кипения воды и нормальном атмосферном давлении.

По закону Авогадро рассчитывают количество вещества газа, находящееся в данном объеме при нормальных условиях:

По уравнению газового состояния рассчитывают количество вещества газа в данном объеме при любых значениях температуры и давления:

пример 2.16. Какая масса алюминия может прореагировать с хлором объемом 3,36 л, измеренным при нормальных условиях?

РЕШЕНИЕ.Эта задача отличается от предлагавшихся ранее тем, что вместо массы дан объем реагирующего газа. При

решении задачи количество вещества хлора следует выразить через объем. Напишем уравнение реакции:

пример 2.17. При смешении газообразных аммиака и хлороводорода образуется кристаллический хлорид аммония NH4C1 в виде белого дыма. Во сколько раз уменьшится объем газа при реакции 25,5 г аммиака и 36,5 г хлороводорода? Вещества до и после реакции находятся при одинаковых условиях.

РЕШЕНИЕ. Исходные вещества - газы, а продукт реакции - твердая соль. Распределение ее частиц в виде дыма в газе на истинный объем газа не повлияет. После реакции в газообразном состоянии останется только избыток исходного вещества, если он есть:

Очевидно, что требуется найти отношение

Объем газа пропорционален количеству вещества, поэтому Рассчитываем nк по уравнению реакции:

Итак, оказалось, что после реакции в виде газа остался не вступивший в реакцию избыток аммиака. Находим искомую величину:

х = (1,5 + 1)/0,5 = 5, т. е. объем газа уменьшится в 5 раз.

Вещества в газовом состоянии в отличие от жидких и твердых веществ имеют предсказуемую плотность. Она зависит от условий (температура, давление) и молярной массы газа. Напишем уравнение газового состояния в следующем виде:

Плотность вещества р есть отношение массы к объему. Следовательно, плотность газа

В расчетах используют понятие относительной плотности данного газа по некоторому другому газу X:

Из уравнения (2.7) следует, что

Часто сравнивают плотность данного газа с плотностью самого легкого газа водорода, у которого М(Н2) = = 2 г/моль:

пример 2.18. Рассчитайте М газа, имеющего относительную плотность DH2 = 14. РЕШЕНИЕ.По формуле (2.12)

Вероятно, это газ азот N2 или этилен С2Н2, так как оба имеют М = 28 г/моль.

В природе и в практической деятельности очень часто приходится иметь дело с газовыми смесями. Состав газовых смесей характеризуют массовыми и объемными (мольными) долями.

Массовая доля - это отношение массы данного газа к массе смеси:

Объемная доля - это отношение объема данного газа до смешения к объему смеси при тех же условиях. Поскольку объем газа пропорционален количеству вещества, объемная доля может вычисляться как отношение количества вещества данного газа к суммарному количеству вещества смеси:

Газовые смеси характеризуются также средней молярной массой, представляющей собой отношение суммарной массы смеси к суммарному количеству вещества:

задание 2.11. Объясните физический смысл средней молярной массы смеси.

пример 2.19. Рассчитайте среднюю молярную массу условного воздуха, в котором массовая доля кислорода составляет 23% , а азота -77%.

решение.Дляудобства расчетов возьмем мысленно 100 г воздуха, имея в виду, что средняя молярная масса не будет зависеть от массы или объема воздуха. Согласно составу данной смеси, будем иметь 23 г кислорода (М = 32 г/моль) и 77 г азота = 28 г/моль). Найдем количество вещества каждого газа:

Рассчитаем среднюю молярную массу:

Средняя молярная масса реального воздуха близка к величине 29 г/моль, так как в нем содержатся также более тяжелые газы аргон, С02 и др.

пример 2.20. Имеется смесь водорода и метана с относительной плотностью DH2= 3,1. Найдите состав смеси в массовых и объемных долях.

решение.Этозадача на смесь веществ неизвестного количественного состава. В смеси отсутствует химическая реак-

ция. Относительную плотность используем для расчета средней молярной массы смеси:

Для решения задачи за неизвестные примем количества вещества водорода и метана, взяв для простоты вычислений 1 моль (6,2 г) смеси. Представим данные в виде таблицы:

Из данной записи вытекает система уравнений

Решая систему, получаем х = 0,3 моль, у = 0,7 моль.

Очевидно, что объемные доли численно совпадают со взятым количеством вещества метана и водорода. Вычисляем массовые доли:

Давление газовой смеси р складывается из парциальных давлений, производимых отдельными газами данной смеси. Парциальное давление равно давлению индивидуального раза, выделенного из смеси и находящегося в тех же условиях (V, Т):

пример2.21. Рассчитайте парциальные давления кислорода и азота в условном воздухе при нормальном атмосферном давлении.

РЕШЕНИЕ. Для расчета р(02) и p(N2) надо знать объемные доли газов. Используем результаты расчета количества вещества кислорода и азота из примера 2.20:

Рассчитываем парциальные давления:

Рассмотрим еще пример решения более сложной задачи.

пример2.22. После поджигания смеси аммиака с кислородом и охлаждения продуктов реакции до -5 °С получена смесь газов со средней молярной массой 30 г/моль. Рассчитайте среднюю молярную массу исходной смеси.

РЕШЕНИЕ. Если в результате сжигания аммиака получилась именно смесь газов, то она должна содержать продукт реакции азот N2 и непрореагировавший остаток одного из исходных газов. Вода при данной температуре находится в твердом состоянии. По значению М заключаем, что в избытке оказался кислород. Если бы это был аммиак, то М была бы меньше 28.

Для расчета следует найти начальные коли-

чества вещества аммиака и кислорода. Ответ будет между 17 и 32 г/моль.

Сначала найдем состав конечной смеси:

Таким образом, полученная смесь состоит из равных количеств вещества азота и кислорода. Пусть в этой смеси количество вещества каждого газа а. Дальнейший ход решения представим в форме таблицы:

ной схемой, в которой исходные данные о составе смеси относятся к конечному состоянию и поэтому находятся в по-

следней строчке записи. Теперь, имея выражения для начального количества веществ в смеси, можно вычислить среднюю молярную массу:

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1. Перечислите характерные особенности газообразного состояния вещества.

2.Предложите классификацию газов по 4-5 существенным признакам.

3.Какой объем займет кислород массой 32 г при 98,6 кПа и 22 °С? Совпадает ли полученное значение с молярным объемом газа при этих условиях?

4. Обладает ли подъемной силой газ, полученный смешением гелия и углекислого газа в соотношении 2:1 по объему?

5. Какая масса алюминия может прореагировать с кислородом объемом 74,5 л (18 °С, 97,4 кПа)?

6. Какой объем при О °С и 101,3 кПа займет углекислый газ, выделившийся при прокаливании 200 г карбоната кальция?

7. При смешении равных объемов оксида азота N0 и кислорода объем уменьшился на 1/4. Напишите возможное уравнение реакции.

8. Определите формулу соединения серы и кислорода плотностью 2,305 г/л при 101,3 кПа и 150 °С.

9.Углеводород С?Н2n 12 имеет относительную плотность D^воздух = 2- Сколько атомов углерода и водорода в его молекуле? Напишите структурную формулу.

10.При нагревании аммиака половина его количества разложилась на простые вещества. Рассчитайте плотность полученной газовой смеси при 101,3 кПа и 273 К.

11.При воздействии электрических разрядов на воздух в замкнутом сосуде 1,5% кислорода превратилось в озон. Рассчитайте массовую долю озона в полученной газовой смеси.

12.Как изменяется объем веществ (при постоянных р и Т) в результате следующих химических реакций:

13.Как изменяется плотность воздуха при насыщении его парами воды?

Классификация веществ

Простые вещества

Главными признаками при классификации веществ служат их состав и химические свойства.

Прежде всего вещества делят на две неравные по численности разновидности - простые и сложные.

Вещества, состоящие из атомов только одного химического элемента, называются простыми (одноэлементными).

Вещества, состоящие из атомов двух или нескольких химических элементов, называются сложными.

Сложные вещества часто называют также химическими соединениями. Соединения, состоящие из двух элементов, называют бинарными. Простых веществ известно относительно немного, но все же значительно больше, чем химических элементов, так как некоторые элементы образуют два, три и более простых веществ.

Явление, заключающееся в наличии у одного химического элемента нескольких простых веществ, называется аллотропией.

Два аллотропа имеются у кислорода - это обычный кислород 02 (дикислород) и неустойчивый, быстро разлагающийся озон 03 (трикислород).

Среди простых веществ различают металлы и неметаллы. Металлы характеризуются рядом особых физических свойств: металлическим блеском, высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, ковкостью. Кристаллические структуры металлов называют металлическими. Внешне они близки к атомным структурам, но отличаются типом химических связей (раздел 5.3).

У неметаллов нет таких общих физических свойств, как у металлов. Многие неметаллы состоят из молекул, но углерод, кремний и некоторые другие неметаллы имеют атомные кристаллические структуры. Есть химические элементы, образующие как металлические, так и неметаллические простые вещества. Мышьяк из-

1 л

вестей в виде металлического серого и молекулярного желтого мышьяка. Напомним также, что шесть химических элементов существуют только в виде одноатомных газов. При низких температурах они переходят в неметаллические жидкие и твердые тела.

задание 3.1. К какой группе периодической системы принадлежат элементы, не образующие химических связей?

Химические элементы, образующие простые вещества металлы и неметаллы, определенным образом группируются в периодической системе элементов. Если мысленно выделить в периодической таблице прямоугольник, содержащий элементы групп IIIA - VIIIA, и провести в нем диагональ от бора к астату, то на диагонали и выше нее окажутся неметаллы. К ним относится и водород. Все остальные элементы - металлы.

Возможно получение новых, еще неизвестных простых веществ. В 1986 г. химический элемент углерод, казалось бы, досконально изученный, был получен в виде вещества С60. В его молекулах атомы углерода • расположены в вершинах сложного многогранника. Вещество было названо футболленом. Подумайте, как могло возникнуть это название.

Рассмотрим наиболее типичные химические свойства металлов и неметаллов.

Металлы вступают в химические реакции с неметаллами. Блестящий мягкий металл натрий, который хранят только под слоем керосина для защиты от воздуха, реагирует почти со всеми неметаллами. В атмосфере зеленоватого газа хлора С12 он и покрывается белым слоем хлорида натрия:

2Na + С12 = 2NaCl

Металл магний в виде тонкой ленты может гореть, соединяясь с кислородом:

2Mg + 02 = 2MgO

В точке горения возникает ярчайшее свечение и образуется белый дым оксида магния.

задание 3.2. В изученном ранее материале найдите другие примеры реакций металлов с кислородом.

Металлы с металлами образуют сплавы, многие из которых широко известны: латунь, бронза, нержавеющая сталь, дюраль.

Неметаллы реагируют как с металлами, так и между собой. Желтая сера горит в кислороде ярким голубым пламенем. Она горит и в воздухе, но медленнее и менее ярко. Образуется газ с неприятным запахом - оксид серы(IV):

S + 02 = S02

В смеси водорода и хлора под воздействием ультрафиолетовых лучей возникает очень быстрая реакция, имеющая характер взрыва:

Н2 + С12 = 2НС1

Реакции между простыми и сложными веществами будут рассмотрены в последующих разделах.

И металлы, и неметаллы могут быть как химически активными, так и относительно инертными,пассивными веществами. Понятие «химическая активность» включает в себя способность вещества реагировать быстро без сильного внешнего воздействия (нагревание, облучение, давление), а также способность вступать в реакции с большим числом других веществ. Это понятие не может иметь точного количественного выражения и складывается для каждого вещества по совокупности его свойств. Сравним активность простых веществ кислорода 02 и иода I2. При обычных условиях иод реагирует с металлами алюминием, железом, серебром и многими другими. Активность кислорода значительно ниже. С целым рядом металлов - железо, медь, олово, серебро и др. - он не реагирует. При повышении температуры активность кислорода резко возрастает, многие металлы сгорают в нем. В то же время активность иода фактически уменьшается, а его соединения начинают разлагаться, т. е. реакции соединения сменяются реак-

циями разложения. Смесь кислорода с водородом в отношении 1 : 2 по объему при поджигании взрывается и полностью превращается в водяной пар. Аналогичная реакция водорода с иодом даже при нагревании идет медленно, и одновременно наблюдается разложение продукта реакции иодоводорода HI:

2HI = Н2 + I2

Из этих фактов выясняется значительно большая термическая устойчивость соединений кислорода по сравнению с соединениями иода. Этим и объясняется, почему по мере нагревания кислород опережает иод по химической активности. Неустойчивый озон намного активнее обычного кислорода.

У простых веществ элементов хлора, брома и иода различие в химической активности проявляется как способность реагировать с большим или меньшим числом других веществ. Хлор замещает бром и иод в их соединениях. Бесцветный раствор бромида натрия при пропускании через него газообразного хлора становится желто-оранжевым от появившегося в нем брома:

2NaBr + С12 - 2NaCl + Вг2

Бесцветный раствор иодида натрия становится красно-бурым от образующегося иода:

2NaI + С12 = 2NaCl + I2

Бром замещает иод, но не замещает хлор:

2NaI + Br2 = 2NaBr + I2

Иод не замещает ни бром, ни хлор. Итак, химическая активность простых веществ элементов группы VILA уменьшается в последовательности С12 > Вг2 > I2. Еще более активен фтор, замещающий в соединениях даже кислород:

20 + 2F2 = 4HF + 02

Наиболее химически активными металлами являются простые вещества элементов IA- и IIА-групп периодической системы. Их, кроме магния и бериллия,

не применяют в индивидуальном состоянии как материал изделий, поскольку они быстро реагируют с кислородом и водой.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1.Какое вещество и какую массу его следует добавить к смеси 3,0 г алюминия и 12,0 г иода, чтобы получился индивидуальный продукт реакции?

2.При сжигании 15 г угля осталось 0,35 г золы. Рассчитайте объем образовавшегося углекислого газа и массовую долю углерода в этом образце угля.

3. Смесь, состоящую из 17,04 г хлора и 0,96 г водорода, облучили вспышкой магния. Рассчитайте объем полученной газовой смеси при нормальных условиях и объемные доли веществ в ней.

4.Какую массу серы следует взять для проведения реакции с 14,0 г смеси, состоящей из 40% магния и 60% алюминия?

5. После реакции в смеси 12,14 г натрия и 7,68 г серы осталось 1,1 г металлического натрия. Установите формулу продукта реакции.

6. Какая масса натрия может вступить в реакцию с 10,0 л хлора (101,3 кПа, 0 °С)?

7.Напишите уравнения химических реакций:

8. Как изменяется химическая активность простых веществ в группе VIIA в направлении снизу вверх, т. е. от иода к фтору?

Сложные вещества - классификация по составу

По нахождению химических соединений в природе их уже с XIX в. делят на неорганические иорганические. Неорганические вещества получали из минералов, составляющих земную кору. Органические - из растений, некоторых тканей животных, а также из остатков живых организмов - угля, торфа и др.

Впервые шведский химик Й. Я. Берцелиус (1779- 1848) ввел понятие органической химии как раздела химии, изучающего органические вещества. В настоящее время вещества классифицируют не по происхождению, а по составу, но названия сохранились. К неорганическим соединениям относят все вещества, не содержащие углерода. Соединения углерода, за исключением некоторых бинарных соединений и карбонатов, относят к органическим веществам.

Органические соединения - это вещества, в молекулах которых имеются связи между атомами углерода, а также одноуглеродные соединения со связями углерод - водород.

задание 3.3. Перечислите несколько известных вам органических веществ.

задание 3.4. Какие из следующих химических соединений относятся к органическим, а какие - к неорганическим:

Неорганической и органической химии посвящены отдельные части данной книги, а в общей химии используются примеры как неорганических, так и органических соединений.

3.2.1. Бинарные соединения

Все бинарные соединения за исключением углеводородов - неорганические вещества. Одним из элементов в них почти всегда является неметалл. Поэтому би-

нарные соединения в свою очередь классифицируют по природе неметалла. В их названиях указывают оба химических элемента, причем первым называют неметалл с добавлением суффикса -ид, а название металла дается в родительном падеже. Если в бинарном соединении оба элемента неметаллы, то первым называется тот из них, который находится в периодической таблице выше и/или правее. В химической формуле элемент с суффиксом ставится вторым. Если первый элемент в формуле соединения может иметь разные валентности, то валентность в конкретном соединении указывается римской цифрой в скобках. Эти простейшие правила содержатся в тщательно разработанной систематической номенклатуре химических соединений. На основе номенклатуры можно дать название любому как известному, так и вновь полученному веществу. Многие вещества имеют также традиционные названия. Вода по систематической номенклатуре называется оксидом водорода, но это название практически не используется. Отказываться от употребления многих традиционных названий не целесообразно.

задание3.5. Какие из следующих названий относятся к бинарным соединениям: оксид алюминия, хлорид натрия, сульфит натрия, сульфат натрия, сульфид железа, фосфат кальция, нитрат калия, нитрид магния, гидрид натрия?

задание з.6. Напишите химические формулы следующих соединений: хлорид железа(II), хлорид железа(III), сульфид меди(I), сульфид меди(II).

Оксиды

Оксиды - это бинарные соединения кислорода, в которых нет химических связей между атомами кислорода. Вода является оксидом, а перекись водорода относится к другому типу веществ, называемому пероксиды.

Кислород - самый распространенный элемент в земной коре и биосфере. Поэтому большая часть всех природных соединений - это кислородные соединения, и значительную долю их составляют оксиды. Кроме воды, можно назвать и другие важнейшие природные оксиды: оксид углерода(IV) (углекислый газ) С02 в атмосфере и водных бассейнах, оксид кремния(IV) (кварц) Si02 в виде песка, белых зерен в граните, огромных кристаллов в горных месторождениях. К оксидам относятся руды многих металлов: магнитный железняк Fe304, красный железняк Fe203, пиролюзит Мп02, касситерит Sn02. Оксиды образуют все химические элементы, кроме гелия, неона и аргона.

Большинство оксидов неметаллов - летучие вещества с молекулярными структурами. Только у оксида кремния атомная структура. Оксиды неметаллов, за немногими исключениями, не окрашены. Это значит, что в виде газов и жидкостей они бесцветны, а в виде кристаллических порошков белые. Почти у всех оксидов металлов атомные структуры. Можно, однако, привести пример оксида осмия(VIII) Os04 с молекулярной структурой. Многие оксиды металлов имеют характерные цвета: оксид железа(III) - красный, оксид хрома(III) - зеленый, оксид меди(I) - красно-оранжевый.

задание3.7. Напишите формулы упомянутых оксидов металлов.

Типичной реакцией образования оксидов является горение простых веществ в кислороде. В обычной печке после обугливания поленьев дров можно наблюдать горение угля без пламени:

С + 02 = С02

Выше были описаны реакции горения магния и серы. Алюминий тоже может гореть, но для этого необходим воздух, обогащенный кислородом, или индивидуальный кислород. Многие металлы постепенно реагируют с кислородом воздуха, покрываясь слоем оксида и

тускнея. Медленная реакция с кислородом называется окислением. Способность простых веществ гореть означает, что образование оксидов сопровождается выделением большого количества энергии. Это признак устойчивости оксидов.

Чем больше энергии выделяется при образовании вещества, тем оно устойчивее.

Неустойчивы лишь оксиды азота, хлора, брома и благородных металлов. Некоторые из них тем не менее встречаются в природе. Часто в средствах информации упоминается о повышенном содержании оксидов азота в воздухе городов. Образование N0 происходит при работе автомобильных двигателей и электрических разрядах.

задание 3.8. Каким фактом можно подтвердить, что азот не горит?

Устойчивость оксидов проявляется и в том, что ни один элемент, кроме фтора, не замещает кислород в оксидах.

задание 3.9. Выберите два вещества, при реакции между которыми образуется кислород: КС1, Cl2, F2, КВr, FeS, Н20, HF, NaOH. Напишите уравнение реакции.

Кислород превращает в оксиды не только простые, но и многие сложные вещества. Всем хорошо известно горение древесины в кострах, метана в газовых горелках, спирта в спиртовках. Многим известен в качестве топлива и пропан С3Н8, перевозимый и хранящийся в баллонах красного цвета. При горении всех этих веществ образуются оксиды.

задание 3.10. Напишите уравнение реакции горения пропана.

Оксиды образуются также при реакциях разложения, замещения и обмена.

задание 3.11. Найдите примеры образования оксидов в изученном материале.

Химические свойства.Неустойчивые оксиды при нагревании выделяют кислород, т. е. разлагаются:

Оксиды могут реагировать с кислородом, если второй элемент не находится в состоянии максимальной валентности:

Оксиды вступают в реакции замещения одного металла на другой, стоящий в периодической таблице левее и/или ниже. Практическое значение имеют реакции некоторых оксидов с алюминием:

Подобно металлам, реагирует с некоторыми оксидами и водород:

Очень характерны реакции соединения между оксидами. Прежде всего следует рассмотреть реакции оксидов с водой, которую можно считать важнейшим оксидом. Нахождение в земной коре оксидов ряда элементов позволяет сделать вывод, что эти оксиды с водой не реагируют.

задание 3.12. Приведите примеры оксидов металлов и неметаллов, не реагирующих с водой.

задание 3.13. Как можно объяснить, что химически активное вещество вода в большом количестве имеется в природе?

Химические реакции оксидов ведут к образованию широко распространенных и практически важных веществ - кислородсодержащих кислот, оснований и солей. Свойства этих веществ более подробно рассматриваются в следующих разделах.

Оксиды большинства неметаллов, а также оксиды металлов групп IA и IIА соединяются с водой, образуя

гидроксиды, которые по химическим свойствам представляют собой основания и кислоты:

S03 + Н20 = H2S04 - продукт реакции кислота;

СаО + Н20 - Са(ОН)2 - продукт реакции основание.

Поэтому оксиды неметаллов называются кислотными. Исключение составляют СО, N0 и N20, не реагирующие с водой и не образующие солей. Это несолеобразующие оксиды. Оксиды металлов, кроме указанных выше, с водой, как правило, не реагируют. По свойствам большинство оксидов металловосновные, но некоторые металлы (марганец, хром) имеют и кислотные оксиды. Есть также амфотерныеоксиды (А1203, Cr203, ZnO и др.), сочетающие кислотные и основные свойства.

Реакции соединения идут между оксидами металлов и неметаллов с образованием солей. Оксиды, реагирующие с водой, обычно реагируют и между собой: ВаО + S02 - BaS03

Реакции между недостаточно активными оксидами проводятся при нагревании. Если предполагаемый продукт реакции термически неустойчив, то реакция может и не пойти. При реакции между оксидами силикат цинка образуется, а карбонат не образуется:

задание 3.14. Напишите 3-4 реакции, возможные между данными веществами: Sn02, С02, А1203, S02, Si02, SrO, Li20.

Оксиды могут участвовать в реакциях взаимного замещения в солях. При сильном нагревании смеси соды и оксида кремния выделяется углекислый газ:

Na2C03 + Si02 = Na2Si03 + C0Z|

! При повышении температуры нелетучее вещество (в данном случае Si02) замещает летучее вещество (С02), близкое к нему по природе.