К кислотным оксидам относят оксиды неметаллов (кроме CO, SiO, NO и N2O), а также оксиды металлов в степени окисления «+5», «+6», «+7».

Кислотные оксиды реагируют с водой, основными и амфотерными оксидами, основаниями, с солями.

  1. При взаимодействии с водой все кислотные оксиды (за редким исключением, например, SiO2) образуют кислоты.
  2. При взаимодействии с основными оксидами образуется средняя соль.
  3. При взаимодействии с основаниями образуется средняя соль и вода, либо кислая соль и вода не выделяется.
  4. При взаимодействии с растворами солей образуются кислые соли. Оксид, соответствующий более сильной кислоте, может вытеснить из соли оксид, соответствующий менее сильной кислоте.
  5. Кислотные оксиды не реагируют с кислотами, исключение: P2O5 с кислородсодержащими кислотами (кислотными гидроксидами).


  1. Кислотный оксид + вода = кислота


CO2 + H2O = H2CO3

SO2 + H2O = H2SO3

Как определить, какая кислота образуется из кислотного оксида?

Способ первый. Выучить оксиды, соответствующие кислотам:

  • Оксиду SO2 соответствует кислота H2SO3 (сернистая)

SO2 + H2O = H2SO3

  • Оксиду SO3 соответствует кислота H2SO4 (серная)

SO3 + H2O = H2SO4

  • Оксиду CO2 соответствует кислота H2CO3 (угольная)

CO2 + H2O = H2CO3

  • Оксиду P2O5 соответствуют кислоты H3PO4, H4P2O7, HPO3 (ортофосфорная, пирофосфорная и метафосфорная соответственно)

Кислота зависит от соотношения воды и оксида фосфора:

P2O5 + H2O = 2HPO3 (метафосфорная)

P2O5 + 2H2O = H4P2O7 (пирофосфорная)

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (ортофосфорная)

  • Оксиду N2O3 соответствует кислота HNO2 (азотистая)

N2O3 + H2O = 2HNO2

  • Оксиду N2O5 соответствует кислота HNO3 (азотная)

N2O5 + H2O = 2HNO3

  • Оксиду NO2 также соответствует кислота HNO3, однако, при определенных условиях из этого оксида можно получить смесь азотной и азотистой кислот:

NO2 + H2O + O2 = HNO3

NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

  • Оксиду SiO2 соответствует кислота H2SiO3 (кремниевая), но напрямую из этого оксида кислоту получить нельзя, так как диоксид кремния нерастворим в воде.
  • Оксиду CrO3 соответствуют кислоты H2CrO4 и H2Cr2O7 (хромовая и дихромовая):

CrO3 + H2O = H2CrO4

2CrO3 + H2O = H2Cr2O7

  • Оксиду Mn2O7 соответствует кислота HMnO4 (марганцовая)

Mn2O7 + H2O = HMnO4

  • Оксидам Cl2O, Br2O, I2O соответствуют кислоты HClO, HBrO, HIO (хлорноватистая, бромноватистая, йодноватистая)

Cl2O + H2O = 2HClO

Br2O + H2O = 2HBrO

I2O + H2O = 2HIO

  • Оксидам Cl2O3, Br2O3, I2O3 соответствуют кислоты HClO2, HBrO2, HIO2 (хлористая, бромистая, йодистая)

Cl2O3 + H2O = 2HClO2

Br2O3 + H2O = 2HBrO2

I2O3 + H2O = 2HIO2

  • Оксидам Cl2O5, Br2O5, I2O5 соответствуют кислота HClO3, HBrO3, HIO3 (хлорноватая, бромноватая, йодноватая)

Cl2O5 + H2O = 2HClO3

Cl2O5 + H2O = 2HClO3

Cl2O5 + H2O = 2HClO3

  • Оксидам Cl2O7, Br2O7, I2O7 соответствуют HClO4, HBrO4, HIO4 (хлорная, бромная, йодная).

Cl2O7 + H2O = 2HClO4

Cl2O7 + H2O = 2HClO4

Cl2O7 + H2O = 2HClO4

Способ второй. Считать степени окисления (или валентность). В оксиде и образующейся из неё кислоте у основного элемента должна быть одинаковая степень окисления. Таким образом оксиду SO3 соответствует только H2SO4, потому что степень окисления в обоих веществах «+6» (или валентность VI), а из всего разнообразия хлорсодержащих кислот, оксиду Cl2O3 будет соответствовать HClO2, так как и в оксиде, и в кислоте степень окисления хлора равна «+3» (или валентность III).


Свойства кислотных оксидов

Какие оксиды соответствуют кислотам?

Способ третий. Составим кислоту самостоятельно, пользуясь алгоритмом (это особенно удобно, когда дан оксид, соответствующую кислоту которого мы не знаем):

  1. Пишем исходные вещества, определим степень окисления оксидообразующего элемента:


Оксид мышьяка V с водой

  1. В продуктах запишем «скелет» молекулы (последовательность всегда будет следующей водород → элемент → кислород):


Вывод формулы метамышьяковой кислоты

  1. Расставим степени окисления в продукте (они равны исходным степеням окисления в оксидах):


При реакции оксида с водой степень окисления не изменяется

  1. Складываем положительные заряды:


Алгоритм определения формулы соответствующей кислоты

  1. Ставим после кислорода такой индекс, чтобы умножение его на -2 дало значение равное количеству положительных зарядов, посчитанных ранее (в нашем примере индекс «3»):


Индексы в мышьяковой кислоте

В результате реакции оксида мышьяка образовалась мышьяковая кислота.

Рассмотрим еще один пример – получения теллуристой кислоты.

  1. Пишем исходные оксиды, определяем степень окисления теллура:


Оксид теллура IV с водой

  1. Формируем основу кислоты в порядке: водород → теллур → кислород.


Получение теллуристой кислоты

  1. Переносим степени окисления из левой части уравнения (у водорода и кислорода в кислотах и оксидах типичные для них степени окисления, поэтому они не указаны в первой части уравнения), считаем сумму положительных зарядов:


Вывод формулы теллуристой кислоты

  1. В данном случае общий положительный заряд равен нечётному числу, чтобы молекула стала электронейтральной, после кислорода пришлось бы ставить индекс 2,5, что недопустимо. Поэтому сначала помножаем элемент, дающий нечётную степень окисления (у нас это водород) на 2, поставив индекс после него:


Расстановка индексов в сложном веществе

Это влияет на общий положительный заряд, который теперь становится чётным.

  1. Осталось умножить кислород на «3», чтобы общий отрицательный заряд стал равен шести:


Химическая формула теллуристой кислоты

  1. Кислотный оксид + основный оксид = средняя соль.

Например: CaO + N2O5 = Ca(NO3)2

Как определить, какая соль образуется из кислотного оксида?

Способ первый. Соль состоит из катиона металла и кислотного остатка. Кислотный остаток соответствует оксиду с такой же степенью окисления, как в нём. Как определить степень окисления элемента в ионе? Прежде всего, необходимо помнить, что ион отличается от молекулы наличием заряда (молекулы элетронейтральны). Этот заряд складывается из положительных и отрицательных зарядов частиц, образующих ион:


Заряд иона

Степень окисления кислорода в большинстве веществ равна ‒2, ион содержит три кислорода, они суммарно вносят в заряд этого иона ‒6, азот вносит х. Из этого получим уравнение: x ‒ 6 = ‒ 1 (где «‒1» - общий заряд иона), откуда х = 5.

Таким образом, нитрат-ион соответствует оксиду азота V, потому что в них одинаковая степень окисления азота.

В таблице приведены готовые группы соответствующих веществ и ионов:

Таблица «Взаимосвязь оксидов, кислот и их остатков»


Кислоты, кислотные остатки и кислотные оксиды

Не забывайте об индексах! После того как Вы подобрали нужный анион, нужно убедиться, что количество положительных и отрицательных зарядов в молекуле равны.

Рассмотрим, несколько примеров расстановки индексов в солях.

Пример 1. Взаимодействие оксида серы IV и оксида натрия:

  1. Подберем нужные ионы продуктах. Оксид серы IV соответствует сульфит-иону:


Взаимодействие оксида серы IV с оксидом натрия

  1. Проверяем количество положительных и отрицательных ионов. В полученном веществе на один положительный заряд приходится два отрицательных. Количество положительных и отрицательных зарядов должно быть одинаковым, поэтому добавляем индекс «2» после натрия:


Формула сульфита натрия

Индекс «2» говорит о том, что в сульфите натрия содержится два катиона натрия, каждый из которых несет заряд «+», таким образом, два натрия имеют общий заряд «2+».

Пример 2. Взаимодействие оксида серы VI с оксидом алюминия (с кислотными оксидами ведет себя как основный).

  1. Подбираем ионы в продуктах. Оксиду серы VI соответствует сульфат-ион:


Взаимодействие оксида серы VI и оксида алюминия

  1. В случаях, когда придется ставить коэффициенты после обоих ионов, находим наименьшее общее кратное:


Индексы в сульфате алюминия

  1. Делим наименьшее общее кратное на 3 (заряд алюминия), получаем индекс «2» после алюминия.  Делением общего кратного на 2 (заряд сульфат-иона), получаем индекс «3» после SO42-. Сульфат-ион заключаем в скобки, так как индекс после скобок действует на весь ион, без скобок он будет действовать только на тот элемент, после которого стоит.


Образование сульфата алюминия из оксидов

Способ второй.

Этот способ уже рассматривался выше, он основан на степенях окисления элементов в исходных оксидах.

Пример 1. Образование нитрита калия.

  1. В продукте образуется соль, на первом месте должен стоять металл, на втором – элемент из кислотного оксида, на третьем – кислород. Определим степени окисления элементов в исходных оксидах, перенесем эти степени в правую часть уравнения:


Реакция оксида калия с оксидом азота III

  1. Посчитаем общее количество положительных зарядов:


Расстановка индексов в нитрите калия

  1. Поделим это количество на степень окисления кислорода, получим индекс «2»:


Формула нитрита калия


Пример 2. Образование нитрата бария.

  1. В правой части реакции образуем соль. На первое место ставим металл, на второе – элемент из кислотного оксида, на третье – кислород. Определяем степень окисления элементов в исходных веществах, переносим вправо:


Взаимодействие оксида бария с оксидом азота V

  1. Определяем количество положительных зарядов:


Вывод формулы нитрата бария

Получаем нечетное значение. Если оставить всё так, то индекс после кислорода должен стать равным 3,5. Чтобы избежать этого поставим удваивающий индекс после того элемента, который даёт нечетный заряд (азот):


Образование нитрата бария

Теперь общее количество положительных зарядов равно двенадцати.

  1. Делим 12 на степень окисления кислорода, получаем индекс «6»:


Степень окисления азота в нитрате бария

  1. Выносим индекс «2» за скобку, получаем формулу нитрата бария:


Формула нитрата бария

  1. Кислотный оксид + основание = соль + вода

Кислотный оксид + основание = кислая соль.

При образовании средней и кислой соли можно руководствоваться теми же способами, которые использовались в реакциях кислотных оксидов с основными.

От чего зависит, будет ли образованная соль кислой или средней? Рассмотрим два примера образования разных солей из одинаковых реагентов:


KOH + SO2 = KHSO3 (кислая соль, гидросульфит калия)

2KOH + SO2 = K2SO3 + H2O(средняя соль, сульфит калия)


Разница заключается лишь в количестве взятых реагентов. При образовании средней соли гидроксида калия в два раза больше оксида серы (об этом говорят коэффициенты перед веществами: «2» KOH и «1» перед SO2. Перед оксидом серы IV коэффициента нет, в таком случае подразумевается единица). При образовании кислой соли KOH взяли в два раза меньше относительно реакции, в которой образовалась средняя соль. В таких случаях говорят о том, что гидроксид калия был взят в недостатке или оксид серы – в избытке.


Рассмотрим другие пары реакций со схожим результатом:


Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (образуется мутный раствор из-за образования нерастворимого карбоната кальция).

Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 (образуется прозрачный раствор, так как гидрокарбонат растворим).

При образовании кислой соли был взят избыток углекислого газа (или недостаток гидроксида кальция).


Оксиды, соответствующие трехосновным кислотам (см.Классификация кислот)

, могут образовывать не одну кислую соль, а несколько:

6NaOH + P2O5 = 2Na3PO4 + 3H2O (образуется фосфат натрия, средняя соль).

4NaOH + P2O5 = 2Na2HPO4 + H2O (образуется гидрофосфат натрия, кислая соль).

2NaOH + P2O5 + H2O = 2NaH2PO4 (образуется дигидрофосфат натрия, кислая соль)

Из этих трех реакций можно сделать вывод: чем меньше взято щелочи, тем кислее будет соль.


Если оксид соответствует одноосновной кислоте, то при его реакции с основаниями будут образовываться только средние соли:


2KOH + Cl2O = 2KClO + H2O (Cl2O соответствует кислоте HClO)

NaOH + Mn2O7 = NaMnO4 + H2O (Mn2O7 соответствует кислоте HMnO4)


  1. Соль + кислотный оксид = кислая соль.

Оксид должен соответствовать двухосновной или многоосновной кислоте, оксид должен совпадать с кислотным остатком, уже имеющимся в соли, реакция идет в растворах или при наличии воды в окружающей среде.

Примеры:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 (мутный раствор становится прозрачным).

Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3


Одни кислотные оксиды могут вытеснять другие кислотные оксиды из солей:


Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3

Nакая реакция происходит, когда засыхает силикатный клей. В тюбике с клеем содержится раствор силиката натрия, при выдыхании человек выделяет углекислый газ, который взаимодействует с силикатом натрия с образованием кремниевой кислоты, которая при высыхании полимеризуется, склеивая бумагу.


Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 (такая реакция происходит при нагревании).


Оксиды, соответствующие более сильным кислотам, вытесняют из соединений оксиды, соответствующие менее сильным кислотам:


Na2CO3 + SO3 = Na2SO4 + CO2

Оксид серы VI (SO3) соответствует сильной серной кислоте, а углекислый газ (CO2) – слабой угольной кислоте, поэтому оксид серы вытесняет оксид углерода.

  1. Оксид фосфора отнимает у кислородсодержащих кислот воду, при этом образуется фосфорная кислота и оксид, соответствующий исходной кислоте (основной элемент оксида имеет такую же степень окисления, как в исходной кислоте):

2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5

HClO4 + P2O5 = HPO3 + Cl2O7