氧化物按照是否與水生成鹽,以及生成的鹽的類型可分為:酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物、不成鹽氧化物、假氧化物、過氧化物、超氧化物、臭氧化物和類似氧化物九類。(另外還有很多復(fù)雜的氧化物。)
氧化物屬于化合物,(當然也一定是純凈物)。其構(gòu)成中只含兩種元素,其中一種一定為氧元素且顯現(xiàn)負價,另一種若為金屬元素,則為金屬氧化物;若為非金屬,則為非金屬氧化物。
我們知道,堿跟酸反應(yīng)生成鹽和水,堿跟某些非金屬氧化物反應(yīng),也生成鹽和水,
例如:
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O 。
上述反應(yīng)表明,二氧化碳,三氧化硫跟酸的性質(zhì)相似。因此,人們把二氧化碳,三氧化硫這樣能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,稱為酸性氧化物。
非金屬氧化物大多數(shù)是酸性氧化物,我們熟悉的非金屬氧化物中,一氧化碳不是酸性氧化物。
酸性氧化物大多數(shù)能跟水直接化合生成含氧酸。
例如:
CO2+H2O=H2CO3
SO3+H2O=H2SO4 。
含氧酸也可以受熱分解生成酸性氧化物.例如,將硫酸加熱可得到三氧化硫和水:
H2SO4=SO3↑+H2O
在這里三氧化硫可以看做是硫酸脫水后的生成物,因此也把酸性氧化物叫做酸酐。
酸性氧化物(可以與水反應(yīng)生成酸)可以與堿發(fā)生反應(yīng)。
例如:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
跟酸起反應(yīng),生成鹽和水的氧化物,叫做堿性氧化物。大多數(shù)金屬氧化物是堿性氧化物.例如氧化鈉、氧化鉀、氧化鋇……
: 能跟酸起反應(yīng),生成鹽和水的氧化物叫堿性氧化物(且生成物只能有鹽和水,不可以有任何其它物質(zhì)生成, 且能與水反應(yīng)生成堿)。堿性氧化物一般不與正鹽、堿式鹽(如Mg(OH)Cl)反應(yīng),但可與酸式鹽(如NaHSO4)反應(yīng)。堿性氧化物包括活潑金屬氧化物和其他金屬的低價氧化物,如Na2O、CaO、BaO和CrO、MnO。堿性氧化物的對應(yīng)水化物是堿。例如,CaO對應(yīng)的水化物是Ca(OH)2,F(xiàn)e2O3對應(yīng)的水化物是Fe(OH)3。堿金屬和鈣、鍶、鋇的氧化物能跟水反應(yīng),生成相應(yīng)的氫氧化物。它們都是強堿:
Na2O+H2O→2NaOH
CaO+H2O→Ca(OH)2
高溫下,堿性氧化物和酸性氧化物作用生成鹽:
CaO+SiO2→CaSiO3
堿性氧化物與酸性氧化物反應(yīng):
Na2O+CO2→Na2CO3
堿性氧化物受熱時比較穩(wěn)定,一般不會分解。
堿性氧化物一定是金屬氧化物,而金屬氧化物不一定是堿性氧化物,如Mn2O7就是酸性氧化物,Al2O3、BeO、Cr2O3、ZnO為兩性氧化物。
堿性氧化物還可以和對應(yīng)的酸式鹽反應(yīng)——Na20+2NaHSO4→2Na2SO4+H2O
當然,堿性氧化物只是從理論上可以視為對應(yīng)堿脫水后的產(chǎn)物,并不是所有堿性氧化物都可以與水反應(yīng)生成對應(yīng)的堿。
注意:★能與酸反應(yīng)的氧化物不一定就是堿性氧化物,如SiO2可以與HF反應(yīng),但SiO2卻是酸性氧化物(應(yīng)要注意,SiO2可以與HF反應(yīng)是SiO2的特性,與它是堿性氧化物或酸性氧化物無關(guān)?。?。
★堿金屬的氧化物不一定就是堿性氧化物,如Na2O2可以和水反應(yīng)生成堿,但它是過氧化物而不是堿性氧化物。
因為是臨界元素,所以既有一定金屬性,也有一定非金屬性,同時能與強酸強堿反應(yīng),故稱之為兩性,對應(yīng)水化物也是兩性氫氧化物
如:Al2O3 ZnO BeO
Al2O3 + 6HCl= 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
不能跟酸起反應(yīng)生成鹽和水,又不能跟堿起反應(yīng)而生成鹽和水,這類氧化物叫做不成鹽氧化物。例如,H2O、NO、CO、N2O、N2O4、TeO、ClO2、I2O4、MnO2 屬于不成鹽氧化物。
二氧化錳、二氧化氮是不成鹽氧化物,因為錳和氮的含氧酸對應(yīng)這兩種元素的化合價都不是+4 。
高錳酸根對應(yīng)的氧化物是七氧化二錳而不是二氧化錳。
硝酸根對應(yīng)的氧化物是五氧化二氮而不是二氧化氮。
這里需要說明的是:有些不成鹽氧化物在一定條件下是可以“成鹽”的。如CO,在工業(yè)上制備甲酸,就是利用CO和NaOH在一定條件下反應(yīng)來制取的:
CO + NaOH →HCOONa
在中學(xué)階段,我們將CO劃分到不成鹽氧化物類,是因為中學(xué)化學(xué)中還沒有涉及象上述的用CO制甲酸這方面的知識。同時也提示我們:在教學(xué)中,不能將某些概念或定義講得太死,要留有一定的余地,注意出現(xiàn)特殊情況。
假氧化物也就是說由多種氧化物混合而成的氧化物,有些元素和氧的二元化合物,從分子組成上看是氧化物,但實際并不是氧化物且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。我們將這類氧化物稱做假氧化物。
假氧化物是那種看似像氧化物(純凈物)其實是混合物的。像Fe3O4是氧化鐵和氧化亞鐵的混合物。
過氧化物,是由于分子中含有過氧基或過氧離子而得其名。此外具有極弱酸性的過氧化氫與堿作用,也可生成過氧化物。因此,過氧化物也可看作是過氧化氫的鹽。能生成過氧化物的金屬,主要是堿金屬和堿土金屬。
金屬性特別活潑的堿金屬和堿土金屬,在一定條件下,在過量的氧氣中燃燒時,可生成比過氧化物含氧量更高的氧化物。例如NaO4等,我們稱之為超氧化物。另外,超氧化氫也屬于超氧化物。超氧化物中的超氧離子,是分子作為一個整體獲得一個電子后形成的,因此穩(wěn)定性很差,是很強的氧化劑。
常見的臭氧化物大都是比較活潑的堿金屬的氧化物,例如KO3、CsO3、RbO3等。它們是通過臭氧(O3)與堿金屬氫氧化物反應(yīng)制備而得其名的。堿金屬的臭氧化物在常溫下緩慢分解,生成超氧化物與氧氣。
這類化合物從它們的分子組成上看符合氧化物的定義,但是氧元素在分子中的化合價分別為+2和+l價,是電子的提供者而不是獲得者,因而不稱作氧化物。為了說明符合氧化物定義而又不屬于氧化物的現(xiàn)象,我們稱這類化合物為類似氧化物。
比如 氟氧化合物 現(xiàn)已知有二氟化氧(OF2)、二氟化二氧(O2F2)、二氟化三氧(O3F2)、二氟化四氧(O4F2)及二氟化五氧(O5F2)。
除二氟化氧外,其他氟氧化物均不穩(wěn)定。二氟化氧是近無色或淡黃色氣體。
①金屬氧化物與非金屬氧化物
②離子型氧化物與共價型氧化物
離子型氧化物:部分活潑金屬元素形成的氧化物如Na2O、CaO等
共價型氧化物:部分金屬元素和所有非金屬元素的氧化物如MnO2、HgO、SO2、ClO2 等
③普通氧化物、過氧化物和超氧化物
④酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物、不成鹽氧化物、其它復(fù)雜氧化物
1. 酸性氧化物大多數(shù)能跟水直接化合生成含氧酸。
CO2+H2O→H?CO?
SO2+H2O→H?SO?
含氧酸也可以受熱分解生成酸性氧化物.例如,將硫酸加熱可得到三氧化硫與水
2. 同時能與強酸強堿反應(yīng),故稱之為兩性如:Al2O3 ZnO BeO
3. 不能跟酸起反應(yīng),又不能跟堿起反應(yīng)而生成鹽和水,這類氧化物叫做不成鹽氧化物。
例如,H2O、NO、CO、N2O、TeO、ClO2、I2O5、MnO2屬于不成鹽氧化物。
(1)一氧化碳能跟氫氧化鈉起反應(yīng),生成甲酸的鈉鹽。但是在生成鹽時沒有生成水,所以一氧化碳仍屬于不成鹽氧化物。
(2)二氧化錳、二氧化氮是不成鹽氧化物,因為錳和氮的含氧酸對應(yīng)這兩種元素的化合價都不是+4 。
(3)高錳酸根對應(yīng)的氧化物是七氧化二錳而不是二氧化錳。
(4) 硝酸根對應(yīng)的氧化物是五氧化二氮而不是二氧化氮。
(1)酸性氧化物不都是非金屬氧化物,
非金屬氧化物也不都是酸性氧化物
如Mn2O7、是酸性氧化物,卻是金屬氧化物;CO、NO2、NO等都是非金屬氧化物,但不是酸性氧化物
(2)堿性氧化物都是金屬氧化物,但金屬氧化物不一定堿性氧化物。
如 Na2O2、Al2O3 都不是堿性氧化物
(3)酸性氧化物都是酸酐,都含有相對應(yīng)的含氧酸,但不一定都能與水反應(yīng)。
如SiO2是H4SiO4 /H2SiO3的酸酐,但SiO2不與水反應(yīng)
(4)離子型氧化物都是強電解質(zhì),共價型氧化物都是非電解質(zhì)
常見氧化物:
氧化鋅,氧化鎂,氧化鐵,氧化鈣,氧化鉻,氧化鋁(Al2O3)。
結(jié)構(gòu)類型 | 氧化物舉例 | |
非金屬元素 | 簡單分子氧化物 | H、F、Cl、Br、I、S、Se、N、P、As、C的氧化物 |
巨分子氧化物 | B、Si的氧化物 | |
金屬元素 | 18電子外殼離子的氧化物 | Ag2O、Cu2O |
18+2電子外殼離子的氧化物 | SnO、PbO | |
8電子外殼、高電荷離子的氧化物 | Mn2O7 |
在元素的特征氧化物中,所有短周期元素的氧化物都是白色的,而長周期中卻有一些元素的氧化物是有顏色的,例如第四周期鉀~錳特征氧化物的顏色呈如下變化:
K2O | CaO | Sc2O3 | TiO2 | V2O5 | CrO3 | Mn2O7 |
白 | 白 | 白 | 白 | 橙 | 暗紅 | 綠紫 |
FeO | CoO | NiO | | | Fe2O3 | Co2O3 | Ni2O3 |
黑 | 灰綠 | 綠 | | | 紅 | 褐 | 灰黑 |
根據(jù)酸堿特性,氧化物可分成4類:酸性的、堿性的、兩性的和中性的。
(1)酸性氧化物。溶于水呈酸性溶液或同堿發(fā)生中和反應(yīng)的氧化物是酸性氧化物。例如:
P4O10+6H2O→4H3PO4
SiO2+2NaOH—熔融→Na2SiO3+H2O
Sb2O5+2NaOH+5H2O→2Na[Sb(OH)6]
大多數(shù)非金屬共價型氧化物和某些電正性較弱的高氧化態(tài)金屬的氧化物都是酸性的。
(2)堿性氧化物。溶于水呈堿性溶液或同酸發(fā)生中和反應(yīng)的氧化物是堿性氧化物。例如:
CaO+H2O→Ca(OH)2
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
大多數(shù)電正性元素的氧化物是堿性的。
(3)兩性氧化物。同強酸作用成酸性,又同強堿作用呈酸性的氧化物是兩性氧化物。例如:
ZnO+2HCl→ZnCl2+H2O
ZnO+2NaOH+H2O→Na2[Zn(OH)4]
靠近長周期表中非金屬區(qū)的一些金屬元素的氧化物易顯兩性。
(4)中性氧化物。既不與酸反應(yīng)也不與堿反應(yīng)的氧化物叫做中性氧化物。例如CO和N2O。
詳見:氧化物的酸堿性。
大部分氧化物具有很高的熱穩(wěn)定性,尤其是IIA和IVB族元素的氧化物、Li2O、Na2O、B2O3、Al2O3、
中文別名:生石灰 石灰; CaO; 預(yù)分散CaO-80; 母膠粒CaO-80; 藥膠CaO-80; 消泡劑CaO; 吸水劑CaO; 吸濕劑CaO; 煅燒石灰; 煅石灰; 稀釋用石灰; 納米氧化鈣; 鈉石灰[含氫氧化鈉]; 母膠粒CaO-80; 藥用氧化鈣; 消泡劑氧化鈣; 吸潮劑氧化鈣; 母膠粒氧化鈣
化學(xué)式
CaO
相對分子質(zhì)量
56.08(不考慮其他同位素)
EINECS
215-138-9
分子式
CAO
分子量
56.08
性狀
白色或帶灰色塊狀或顆粒。對濕敏感。易從空氣中吸收二氧化碳及水分。 溶于水成氫氧化鈣并產(chǎn)生大量熱,溶于酸類、甘油和蔗糖溶液,幾乎不溶于乙醇。相對密度3.32~3.35。熔點2572℃。沸點2850℃。折光率1.838。有腐蝕性。
1.石灰石煅燒法:
將石灰石粗碎至150 mm,并篩除30~50 mm以下的細渣。無煙煤或焦炭要求粒度在50 mm 以下,其中所含低熔點灰分不宜過多,其無煙煤或焦炭的加入量為石灰石的7.5%~8.5%(重量)。將經(jīng)篩選的石灰石及燃料定時、定量由窯頂加入窯內(nèi),于900~1200℃煅燒,再經(jīng)冷卻即得成品。在煅燒工序副產(chǎn)二氧化碳。其 CaCO3=CaO+CO2↑;
2.用純硝酸溶解大理石,將其煮沸驅(qū)除干凈CO2。向熱溶液中加入石灰乳,過濾除去Cu、Fe、Mg等氫氧化物沉淀,加熱濾液當其接近沸騰時通入CO2產(chǎn)生Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2的量相當于加入的Ca(OH)2的量。煮沸該溶液,Ca(HCO3)2即分解成碳酸鈣沉淀,并攜帶痕量的Fe。濾液中的Ca(NO3)2經(jīng)冷卻后加入1/3體積的濃氨水和濃的(NH4)2CO3則另有CaCO3沉淀下來。將CaCO3沉淀洗滌干燥,放在石英坩堝中在電爐上灼燒即得純的氧化鈣。若要制得高純氧化鈣,則應(yīng)先將高純硝酸鈣與高純碳酸銨合成碳酸鈣:將沉淀精制后,先于烘箱中烘干,再經(jīng)灼燒 ( 控制溫度逐漸升高) ,于1000℃恒溫8h,取出稍冷后,干燥保存,制得的產(chǎn)品為99.999%的高純氧化鈣;
3.碳酸鈣煅燒法:
先將碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣,再加入氨水進行中和,靜置沉淀,過濾,再加入碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,經(jīng)離心分離脫水,干燥后,進行煅燒,經(jīng)粉碎,篩選,制得藥用氧化鈣成品。其
CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2+H2O
CaCl2+2NH3.H2O→Ca(OH)2+2NH4Cl
Ca(OH)2+NaHCO3→CaCO3+NaOH+H2O
CaCO3===高溫==CaO+CO2↑;
1.可作填充劑,例如:用作環(huán)氧膠黏劑的填充劑;
2.用作分析試劑,氣體分析時用作二氧化碳吸收劑,光譜分析試劑,高純試劑用于半導(dǎo)體生產(chǎn)中的外延、擴散工序,實驗室氨氣的干燥及醇類脫l水等。
3.用作原料,可制造電石、純堿、漂白粉等,也用于制革、廢水凈化,氫氧化鈣及各種鈣化合物;
4.可用作建筑材料、冶金助熔劑,水泥速凝劑,熒光粉的助熔劑;
5.用作植物油脫色劑,藥物載體,土壤改良劑和鈣肥;
6.還可用于耐火材料、干燥劑;
7.可配制農(nóng)機1、2號膠和水下環(huán)氧膠黏劑,還用作與2402樹脂預(yù)反應(yīng)的反應(yīng)劑;
8.用于酸性廢水處理及污泥調(diào)質(zhì);
9.還可用作鍋爐停用保護劑,利用石灰的吸濕能力,使鍋爐水汽系統(tǒng)的金屬表面保持干燥,防止腐蝕,適用于低壓、中壓、小容量汽包鍋爐的長期停用保護;
10、可以和水反應(yīng)制備氫氧化鈣,反應(yīng)方程式:CaO+H2O==Ca(OH)2,屬于化合反應(yīng)。