常見非金屬氧化物 : 非金屬氧化物概述_酸性氧化物非金屬氧化物和堿反應(yīng)過程方程式非金屬氧化物和水反應(yīng)過程過氧化物和不成鹽氧化物
非金屬氧化物我們的生活中普遍存在,時(shí)時(shí)刻刻影響著我們。就在我們的空氣中,二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫,過氧化氫的水溶液是醫(yī)用消毒劑,而人體內(nèi)含量最多的化合物——水,也是一種非金屬氧化物,還有組成玻璃的主要成分二氧化硅等等... ...
水(H2O)被稱為“生命之源”,是地球上最常見的物質(zhì)之一,水是由氫、氧兩種元素組成的無機(jī)物,也是一種非金屬氧化物。純水可以導(dǎo)電,但十分微弱(導(dǎo)電性在日常生活中可以忽略),屬于極弱的電解質(zhì)。日常生活中的水由于溶解了其他電解質(zhì)而有較多的正負(fù)離子,導(dǎo)電性增強(qiáng)。水有三態(tài),分別為:固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。但是水卻不止只有三態(tài),還有:超臨界流體、超固體、超流體、費(fèi)米子凝聚態(tài)、等離子態(tài)、
根據(jù)其化學(xué)式,人們又給水以下別稱:氧化氫、一氧化二氫。地球是太陽系八大行星之中唯一被液態(tài)水所覆蓋的星球。地球上水的起源在學(xué)術(shù)界上存在很大的分歧,目前有幾十種不同的水形成學(xué)說。有些觀點(diǎn)認(rèn)為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結(jié)下來并形成海洋;也有觀點(diǎn)認(rèn)為,形成地球的星云物質(zhì)中原先就存在水的成分。
二氧化碳(CO2),一種非金屬氧化物,化學(xué)式為CO2,化學(xué)式量為44.0095 ,常溫常壓下是一種無色無味或無色無嗅而略有酸味的氣體,也是一種常見的溫室氣體,還是空氣的組分之一(約占大氣總體積的0.03%)。在物理性質(zhì)方面,二氧化碳的熔點(diǎn)為-78.5℃,沸點(diǎn)為-56.6℃,密度比空氣密度大(標(biāo)準(zhǔn)條件下),微溶于水。在化學(xué)性質(zhì)方面,二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑,熱穩(wěn)定性很高(2000℃時(shí)僅有1.8%分解),不能燃燒,通常也不支持燃燒,屬于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,因與水反應(yīng)生成的是碳酸,所以是碳酸的酸酐。
二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制得,主要應(yīng)用于冷藏易腐敗的食品(固態(tài))、作致冷劑(液態(tài))、制造碳化軟飲料(氣態(tài))和作均相反應(yīng)的溶劑(超臨界
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非金屬氧化物中,除了一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等少數(shù)幾種外,絕大多數(shù)都屬于酸性氧化物,能和堿反應(yīng)只生成一種鹽和水。
二氧化碳是碳氧化合物之一,是一種非金屬氧化物,不可燃,通常也不支持燃燒,低濃度時(shí)無毒性。它也是碳酸的酸酐,屬于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,其中碳元素的化合價(jià)為+4價(jià),處于碳元素的最高價(jià)態(tài),故二氧化碳具有氧化性而無還原性,但氧化性不強(qiáng)。
1、與氫氧化鈣反應(yīng)
向澄清的石灰水中加入二氧化碳,會使澄清的石灰水變渾濁,生成碳酸鈣沉淀(此反應(yīng)常用于檢驗(yàn)二氧化碳),相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
由于碳酸氫鈣溶解性大,長時(shí)間往已渾濁的石灰水中通入二氧化碳,可發(fā)現(xiàn)沉淀漸漸消失。
2、與氫氧化鈉反應(yīng)
二氧化碳會使燒堿變質(zhì),相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
當(dāng)二氧化碳過量時(shí),生成碳酸氫鈉:CO2+NaOH=NaHCO3
二氧化硫化學(xué)性質(zhì)極其復(fù)雜,不同的溫度可作為非質(zhì)子溶劑、路易氏酸、還原劑、氧化劑、氧化還原試劑等各種作用。液態(tài)二氧化硫還可作自由基接受體。如在偶氮二異丁qing自由基引發(fā)劑存在下與乙烯化合物反應(yīng)得到聚砜。液態(tài)二氧化硫在光照下,可與氯和烷烴進(jìn)行氯磺化反應(yīng),在氧存在下生成磺酸。液態(tài)二氧化硫在低溫表現(xiàn)出還原作用,但在300℃以上表現(xiàn)出氧化作用。
二氧化硫可以使品紅溶液褪色,加熱后顏色還原,因?yàn)槎趸虻钠自硎嵌趸蚺c被漂白物反應(yīng)生成無色的不穩(wěn)定的化合物,破壞了起到品紅中起發(fā)色作用的對醌式,加熱時(shí),該化合物分解,恢復(fù)原來顏色,所以二氧化硫的漂白又叫暫時(shí)性漂白。
與氫氧化鈉反應(yīng):
SO2+2NaOH === Na2SO3+H2O(SO2少量)
SO2+NaOH === NaHSO3(SO2過量)
用于制造石英玻璃、光學(xué)儀器、化學(xué)器皿、普通玻璃、耐火材料、光導(dǎo)纖維,陶瓷等。二氧化硅的性質(zhì)不活潑,它不與除氟
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非金屬氧化物大都是酸性氧化物,除了二氧化硅SiO2外,基本都能在一定程度上與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸,因此這些氧化物也被稱作其對應(yīng)酸的酸酐。下面看看這些非金屬氧化物是如何與水反應(yīng)生成酸的。
二氧化碳是碳氧化合物之一,是一種非金屬氧化物,不可燃,通常也不支持燃燒,低濃度時(shí)無毒性。它也是碳酸的酸酐,屬于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,其中碳元素的化合價(jià)為+4價(jià),處于碳元素的最高價(jià)態(tài),故二氧化碳具有氧化性而無還原性,但氧化性不強(qiáng)。
與水反應(yīng):
二氧化碳可以溶于水并和水反應(yīng)生成碳酸,而不穩(wěn)定的碳酸容易分解成水和二氧化碳,相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
CO2 + H2O === H2CO3
H2CO3 === H2O + CO2
碳酸(H?CO?)是一種二元弱酸,電離常數(shù)都很小。但也有認(rèn)為其為中強(qiáng)酸,因?yàn)楦鶕?jù)無機(jī)酸酸性強(qiáng)弱判斷式(OH)nROm可判斷其酸性與磷酸相似。在常溫、常壓下,二氧化碳飽和溶液的濃度約為0.033mol/L,pH為5.6,pKa=6.37。
H2CO3 (pKa1=6.38,pKa2=10.33,p代表取負(fù)常用對數(shù)。)飽和碳酸溶液(純CO?,壓力為1 atm)的pH約為4,而在自然條件下CO?含量是0.03%,溶解達(dá)到飽和時(shí)pH=5.6。這也是為什么定義酸雨為pH小于5.6的雨水的原因。要使PH達(dá)到 3.7,可以通過降溫,加壓(實(shí)際是提高CO?濃度)來實(shí)現(xiàn)。
二氧化硫化學(xué)性質(zhì)極其復(fù)雜,不同的溫度可作為非質(zhì)子溶劑、路易氏酸、還原劑、氧化劑、氧化還原試劑等各種作用。液態(tài)二氧化硫還可作自由基接受體。如在偶氮二異---------------腈自由基引發(fā)劑存在下與乙烯化合物反應(yīng)得到聚砜。液態(tài)二氧化硫在光照下,可與氯和烷烴進(jìn)行氯磺化反應(yīng),在氧存在下生成磺酸。液態(tài)二氧化硫在低溫表現(xiàn)出還原作用,但在300℃以上表現(xiàn)出氧化作用。
SO2+H2O=(可逆)=H2SO
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過氧化物是指含有過氧基-O-O-的化合物??煽闯蛇^氧化氫的衍生物,分子中含有過氧離子是其特征。過氧化物分為無機(jī)過氧化物和有機(jī)過氧化物。過氧化物在紡織業(yè),漂白工業(yè)里有重要的作用。最常見的過氧化物是過氧化氫,化學(xué)式H2O2。
純過氧化氫是淡藍(lán)色的黏稠液體,可任意比例與水混溶,是一種強(qiáng)氧化劑,水溶液俗稱雙氧水,為無色透明液體。其水溶液適用于醫(yī)用傷口消毒及環(huán)境消毒和食品消毒。在一般情況下會緩慢分解成水和氧氣,但分解速度極其慢,加快其反應(yīng)速度的辦法是加入催化劑——二氧化錳等或用短波射線照射。
2017年10月27日,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考,過氧化氫在3類致癌物清單中。
過氧化氫遇有機(jī)物、受熱分解放出氧氣和水,遇鉻酸、高錳酸鉀、金屬、碳酸反應(yīng)劇烈。為了防止分解,可以加入微量的穩(wěn)定劑,如錫酸鈉、焦磷酸鈉等等。
過氧化氫是一種極弱的酸:H2O2 =(可逆)=H++HO2-(Ka=2.4×10-12)。因此金屬的過氧化物可以看做是它的鹽。
純過氧化氫很不穩(wěn)定,加熱到153 °C便猛烈的分解為水和氧氣。
大多數(shù)氧化物在一般情況下,經(jīng)直接化學(xué)反應(yīng)能生成鹽的氧化物,因此大多是屬于成鹽氧化物。不成鹽氧化物是指既不可以與酸反應(yīng)生成鹽和水,又不可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。(與兩性氧化物定義是完全對立的)舉例:CO不溶于水,不與酸堿溶液生成鹽和水。例如NO、CO、N2O、NO2、N2O4屬于不成鹽氧化物。特別說明,水不屬于以上氧化物,它比較特殊。
一氧化碳能跟甲醇在強(qiáng)堿的作用下起反應(yīng),生成甲酸的鈉鹽。一氧化碳可以在高溫高壓(6~8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,390~400K)的條件下與粉末狀氫氧化鈉反應(yīng),生成甲酸鈉。但是在生成鹽時(shí)沒有生成水,所以一氧化碳仍屬于不成鹽氧化物。
一氧化氮是不成鹽氧化物,因?yàn)橐谎趸荒芘c酸或堿反應(yīng),所以一氧化氮是不成鹽氧化物。
不成鹽氧化物“不成鹽”
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