氧化物
铜臭 / 2022-07-18
一、氧化物的组成和命名
氧化物是由氧和另一种元素(金属或非金属)组成的化合物。大部分的金属和非金属，都可以直接和氧起化学反应，生成氧化物。例如金属镁和氧化合生成氧化镁，非金属碳和氧化合生成二氧化碳。氧化物分子式的写法是把和氧化合的元素写在前面，氧写在后面;然后根据化合价规则，使氧化物分子中另一种元素的化合价总数等于氧元素的化合价总数。例如Na₂O、MgO、 Fe₂O₃、CO₂、 P₂O₅和SO₃等。
氧化物的命名，通常在“氧化”两字的后面，加上某元素的名称。如果和氧化合的某元素有两种化合价，则低价氧化物叫“氧化亚某”,高价氧化物叫“氧化某”。例如FeO叫氧化亚铁，Fe:O3叫氧化铁。氧化物也可以用数字来命名，例如MnO2叫做二氧化锰，Fe₂O₃也叫做三氧化二铁，CO叫做一氧化碳等。
二、 氧化物的分类和性质
氧化物和水作用生成的产物叫氧化物的水化物。根据氧化物及其水化物的酸碱性，可将氧化物分为碱性、酸性和两性氧化物。
1.碱性氧化物。凡能和酸作用生成盐和水的氧化物，称为碱 性氧化物。大多数金属氧化物如Na₂O、MgO、CaO、 CaO 等都是碱性氧化物。碱性氧化物的主要化学性质如下:
(1)和酸作用。这种氧化物所以称为碱性氧化物就是因为它能与酸作用生成盐和水。例如氧化钙能与盐酸作用，生成氯化钙和水:
CaO+ 2HCl=CaCl₂+H₂O
这个反应与酸碱中和反应类似，不同的只是反应物一个是氧化 物，一个是碱。 用酸清洗钢铁表面的氧化物，就是利用这一性质。
(2)和水作用。只有活泼金属的氧化物(如K₂O、Na₂O、 BaO和CaO等)，能与水直接化合生成碱， 如:
Na₂O+H₂O=2NaOH
CaO+H₂O=Ca(OH)₂
其它多数喊性氧化物，如CuO和Fe,Oj等则难落于水， 但它们相应的水化物都是碱。这些碱只能用可溶性的碱和相应的盐来制取，例如:
2NaOH+CuSO₄=Cu(OH)₂+Na₂SO₄
3NaOH+ FeCI₃=Fe(OH)₃+3NaCl
(3)和酸性氧化物作用。同下面酸性氧化物。
2.酸性氧化物。凡能和碱反应生成盐和水的氧化物称为酸性氧化物。大多数非金属的氧化物如SO₂、SO₃、SiO₂和P₂O₅等都是酸性氧化物;具有变价金属的氧化物，如三氧化二铬(Cr₂O₃) 和七氧化二锰( Mn₂O₇)等也是酸性氧化物。在常温下，酸性氧 化物有的是气体如CO₂和SO₃等，有的是固体如SiO₂、P₂O₅ 和Cr₂O₃等。酸性氧化物的主要化学性质为:
(1)和碱作用。酸性氧化物和碱作用和酸碱中和反应类似，生成物都是盐和水，只是酸性氧化物代替了酸。例如二氧化碳气体是酸性氧化物，它可与氢氧化钾反应生成碳酸钾和水:
2KOH+CO₂=K₂CO₃+H₂O
(2)和水作用。大多数酸性氧化物能和水化合生成相应的含氧酸，如:
CO₂+H₂O=H₂CO₃
SO₃+H₂O=H₂SO₄
含氧酸失去水后就成为酸性氧化物，因此酸性氧化物又叫酸酐。例如CO₂叫碳酸酐，SO₃叫硫酸酐。
有些酸性氧化物不溶于水，因此制取它们相应的酸时，需用其可溶性盐和强酸反应取得。如用硅酸钠和盐酸作用制取硅酸:
Na₂SiO₃+2HCl= H₂SiO₃+2NaCl
(3)和碱性氧化物作用。酸性氧化物和碱性氧化物可以互相化合生成盐，如二氧化硅和氧化钙在高温时化合生成硅酸钙，五氧化二磷和氧化钙高温时化合生成磷酸钙:
在冶炼钢铁时，常利用前一反应除去铁矿石里混有的二氧化硅;利用后一反应，可除去生铁中的有害杂质磷。
3.两性氧化物。凡既能和酸又能和碱起反应生成盐和水的氧 化物称为两性氧化物，如氧化错( Al₂O₃)和氧化锌(ZnO)。两性氧化物的化学性质为:
(1)和酸作用。两性氧化物和强酸反应生成盐和水，如氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水:
Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O
(2)和碱作用。两性氧化物和强碱反应也生成盐和水，如氧化铝与氢氧化钠作用生成偏铝酸钠和水:
Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
两性氧化物相应的水化物是两性氢氧化物，如Al(OH)₃和Zn(OH)₂。这些两性氧化物遇强酸(如HCI等)呈弱碱性 {Al(OH)₃、Zn(OH)₂}, 遇强碱(如NaOH等)则呈弱酸性 (H₂AIO₂、H₂ZnO₂)如，
Al(OH)₃+3HCl=AICI₃+3H₂O
HAIO₂+ NaOH=NaAlO₂+H₂O
由于两性氧化物一般不溶于水，因此相应的两性氢氧化物由相应的可溶性盐和碱来制取，或用相应的盐和水作用(即水解，见第七章)来制取，如:
AlCl₃+3NH₄OH=Al(OH)₃↓+3NH₄Cl
三、电厂中一些常用的氧化物
电厂中常用的碱性氧化物为氧化钙和氧化镁等(用作水处理药剂)，常见的酸性氧化物为二氧化碳和二氧化硅等(将在下册中阐述)。下面扼要介绍氧化钙和氧化镁。
1.氧化钙(CaO)。氧化钙俗称生石灰，是一种白色固体。工业上生产生石灰是用焦炭或烟煤作燃料，在石灰窑里煅烧石灰 石(主要成分是CaCO₃)而得:
像这样由一种物质经反应生成两种或两种以上新物质的反应，叫做分解反应。
氧化钙是碱性氧化物，它具有碱性氧化物的共同性质，与水作用生成相应的碱(氢氧化钙)。
氧化钙也可吸收空气中的水分而生成氢氧化钙(即消石灰),因此氧化钙常用作干燥剂。
CaO是制造电石的原料，它同煤粉在电炉中加热至3000°C左右，即可制得碳化钙(CaC₂,俗称电石):
氧化钙除上列用途外，还可消化成氢氧化钙，用作建筑材料和处理水的药剂。
2.氧化镁(MgO)。氧化镁(又名菱苦土)是碱性氧化物。 它是一种松软的白色粉末，熔点很高( 2800°C)。
氧化镁是一种重要的碱性耐火材料，常用来制作耐火砖和坩埚等;在电厂水处理工艺中，用为除硅的药剂。
工业上用煅烧菱镁矿的方法制取氧化镁：
在学习了碱、酸、盐和氧化物的化学性质以后，我们可以清 楚地知道它们之间既有差异，又有联系。在一定条件下， 它们能互相反应。这些物质之间的相互关系，如图2-1所示。
图2-1中所列各类物质之间相互作用的关系，反映了各种物质的性质和它们之间相互反应的可能性。掌握这些基本知识，有利于我们了解和研究一些化学现象， 并且对进一步学习化学是十分必要的。
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