Химические свойства амфотерных оксидов

1. Амфотерные оксиды реагируют с кислотами, давая соли, в которых металл из оксида становится простым катионом:

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O ZnO + 2 HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + H₂O

Cr₂O₃ + 6 HCl → 2 CrCl₃ + 3 H₂O

или входит в состав сложного катиона:

V₂O₅ + 2 HNO₃ → 2 (VO₂)NO₃ UO₃ + H₂SO₄ (конц.) → (UO₂)SO₄ + H₂O

UO₃ + 2 HNO₃(разб.) → UO₂(NO₃)₂ UO₂²⁺ – катион уранил, VO₂⁺ ₋ ванадил

2. Амфотерные оксиды реагируют с кислотными, давая соли, в которых металл из амфотерного оксида входит в состав катиона:

Al₂O₃ + 3 N₂O₅ → 2 Al((NO₃)₃ ZnO + SO₃ → ZnSO₄ 6 SnO + P₄O₁₀ → 2 Sn₃(PO₄)₂

3. Амфотерные оксиды реагируют со щелочами при сплавлении. Металл из амфотерного оксида входит в состав аниона соли:

ZnO + KOH K₂ZnO₂ + H₂O↑ Cr₂O₃ + 2 NaOH 2 NaCrO₂ + H₂O↑

В концентрированных водных растворах металл из амфотерного оксида попадает в состав комплексного аниона:

Al₂O₃ + 2 NaOH(конц.) + 3 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄] CdO + KOH(конц.) + H₂O → K₂[Cd(OH)₄]↓

4. Амфотерные оксиды реагируют так же с гидратом аммиака. Металл из оксида входит в состав комплексного катиона:

ZnO + 4 (NH₃ • H₂O) → [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 3 H₂O

СuO + 4 (NH₃ • H₂O) → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 3 H₂O

NiO + 6 (NH₃ • H₂O) → [Ni(NH₃)₆](OH)₂ + 5 H₂O

Ag₂O + 4 (NH₃ • H₂O) → 2 [Ag(NH₃)₂]OH + 2 H₂O

Cu₂O + 4 (NH₃ • H₂O) → 2 [Cu(NH₃)₂]OH + 2 H₂O

Получающиеся в этих реакциях комплексы являются сильнейшими щелочами. Некоторые из них находят практическое применение. Например, [Cu(NH₃)₄](OH)₂ – реактив Швейцера используется для переведения целлюлозы в раствор с целью дальнейшего получения искусственного медно-аммиачного волокна. [Ag(NH₃)₂]OH – реактив Толленса является аналитическим реагентом для обнаружения альдегидов, альдоз и муравьиной кислоты – реакция серебряного зеркала. Кроме того этот же реагент осаждает ацетилен и терминальные алкины в виде жёлтых серебряных солей.

5. Амфотерные оксиды реагируют при сплавлении или спекании с основными оксидами. Металл из амфотерного оксида входит в состав аниона образующейся соли:

Na₂O + Al₂O₃ → 2 NaAlO₂ K₂O + ZnO → K₂ZnO₂ CaO + Cr₂O₃ → Ca(CrO₂)₂

6. Некоторые амфотерные оксиды при высоких температурах реагируют друг с другом:

ZnO + Cr₂O₃ Zn(CrO₂)₂ MgO + Fe₂O₃ Mg(FeO₂)₂

7. Многие амфотерные оксиды могут восстанавливаться:

а) угарным газом:

3 Fe₂O₃ + CO 2 Fe₃O₄ + CO₂ Fe₂O₃ + CO 2 FeO + CO₂

Fe₂O₃ + 3 CO 2 Fe + 3 CO₂ MnO₂ + CO MnO + CO₂

Mn₂O₃ + CO 2 MnO + CO₂

(О неправильности отнесения Mn₂O₃ и MnO₂ к амфотерным оксидам смотрите на стр.10 , но они восстанавливаются аналогично)

б) более активными металлами:

Cr₂O₃ + 3 Mg → 2 Cr + 3 MgO (магнийтермия) Cr₂O₃ + 2 Al → 2 Cr + Al₂O₃ (алюминотермия)

в) водородом:

3 Fe₂O₃ + H₂ 2 Fe₃O₄ + H₂O Fe₂O₃ + 3 H₂ 2 Fe + 3 H₂O

г) углеродом (обычно в виде кокса):

FeO + С Fe + СO SnO₂ + 2 C Sn + 2 CO

д) цианидами щелочных металлов:

PbO + KCN Pb + KOCN

8. Иногда восстановление можно остановить на получении оксидов с более низкой степенью окисления металла, проводя реакцию контрпропорционирования с тем же металлом. Например, из гематита (красного железняка) или магнетита ( железной окалины) при реакции с железом:

Fe₂O₃ + Fe 3 FeO Fe₃O₄ + Fe 4 FeO

Аналогичные реакции проходят с оксидами титана:

3 TiO₂(белый) + Ti 2 Ti₂O₃(фиолет.) TiO₂ + Ti 2 TiO(жёлтый)

9. Некоторые амфотерные оксиды могут окисляться:

а) кислородом в водной суспензии:

4 FeO + 6 H₂O + O₂ 4 Fe(OH)₃

б) кислородом при высокой температуре::

6 FeO + O₂ 2 Fe₃O₄ 4 Fe₃O₄ + O₂ 6 Fe₂O₃

в) сложными веществами:

FeO + 4 HNO₃(конц.) → Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 2 H₂O

Fe₃O₄ + 10 HNO₃(конц.) → 3 Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 5 H₂O

Cr₂O₃ + 3 KNO₃ + 2 K₂CO₃ 2 K₂CrO₄ + 3 KNO₂ + 2 CO₂↑

5 Cr₂O₃ + 6 NaBrO₃ + 3 H₂SO₄ + 2 H₂O → 5 H₂Cr₂O₇ + 3 Br₂ + 3 Na₂SO₄

10. Некоторые амфотерные оксиды могут участвовать в сложных окислительно-восстановительных реакциях:

в качестве окислителя:

2 CeO₂ (ок-ль) + H₂O₂(в-ль) + 6 HCl (разб.) 2 CeCl₃ + O₂↑ + 4 H₂O

2 CeO₂ (ок-ль) + 6 H₂SO₄ (в-ль) 2 Ce₂(SO₄)₃ + O₂↑ + 6 H₂O

в качестве восстановителя (см. п.9в), а также:

Cr₂O₃(в-ль) + KClO₃(ок-ль) + 2 K₂CO₃ 2 K₂CrO₄ + KCl + 2 CO₂↑

11. Многие амфотерные оксиды могут участвовать в реакциях образования комплексных соединений:

BeO + 4 HF(конц.) → H₂[BeF₄] BeO + 2 NaOH(конц.) + H₂O → Na₂[Be(OH)₄]

MgO + 2 NaOH(насыщ.) + H₂O —→ Na₂[Mg(OH)₄]↓

Al₂O₃ + 6 HF + 6 NaF → 2 Na₃[AlF₆]↓(криолит) + 3 H₂O

Al₂O₃ + 2 KOH(конц.) + 3 H₂O → 2 K [Al(OH)₄]

SnO + 3 HCl(конц.) → H[SnCl₃] + H₂O SnO + KOH(конц.) + H₂O → K[Sn(OH)₃]

SnO₂ + 6 HCl(конц.) → H₂[SnCl₆] + 2 H₂O

SnO₂ + 2 KOH(конц.) + 2 H₂O → K₂[Sn(OH)₆] (аналогично PbO₂ даёт K₂[Pb(OH)₆])

PbO + 2 NaOH(конц.) + H₂O → Na₂[Pb(OH)₄]↓

3 PbO₂ + 2 Na₃[Cr(OH)₆] + 4 NaOH(конц.) → 3 Na₂[Pb(OH)₄] + 2 Na₂CrO₄ + 2 H₂O

Sb₂O₃ + 8 HCl(конц.) → 2 H[SbCl₄] + 3 H₂O

Sb₂O₃ + 2 NaOH(разб.) + 3 H₂O → 2 Na[Sb(OH)₄]

Sb₂O₃ + 6 NaOH(конц.) + 3 H₂O → 2 Na₃[Sb(OH)₆]

Сu₂O + 4 HCl(конц.) → 2 H[СuCl₂] + H₂O

Сu₂O + 4 (NH₃ • H₂O) (конц.) → 2 [Сu(NH₃)₂]OH + 3 H₂O

Ag₂O + 4 (NH₃ • H₂O) (конц.) → 2 [Ag(NH₃)₂]OH(реактив Толленса) + 3 H₂O

СuO + 2 NaOH(конц.) + H₂O → Na₂[Сu(OH)₄]

СuO + 4 (NH₃ • H₂O) (конц.) → [Сu(NH₃)₄](OH)₂(реактив Швейцера) + 3 H₂O

Ag₂O + 4 KCN + H₂O → 2 K[Ag(CN)₂] + 2 KOH

Ag₂O + H₂O + 4 KNCS → 2 K[Ag(SCN)₂] + 2 KOH

Au₂O₃ + 8 HCl(конц.) → 2 H[AuCl₄] + 3 H₂O Au₂O₃ + 2 NaOH(конц.) + H₂O 2 Na[Au(OH)₄]

ZnO + 2 NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] (аналогично CoO

даёт Na₂[Co(OH)₄] , а CdO даёт Na₂[Cd(OH)₄]) )

ZnO + 4 NaCN + H₂O → Na₂[Zn(CN)₄] + 2 NaOH (аналогично CdO даёт Na₂[Cd(CN)₄] )

CdO + 4 (NH₃ • H₂O) (конц.) → [Cd(H₂O)₂(NH₃)₄](OH)₂ + H₂O

Cr₂O₃ + 6 KOH + 3 H₂O —→ 2 K₃[Cr(OH)₆]

FeO + H₂O + 2 NaOH(конц.) → Na₂[Fe(OH)₄]↓

Fe₂O₃ + 10 NaOH(конц.) + 3 H₂O → 2 Na₅[Fe(OH)₈]

Cr₂O₃ + 6 K₃[Fe(CN)₆] + 10 KOH(разб.) → 6 K₄[Fe(CN)₆] + 2 K₂CrO₄ + 5 H₂O

4 СoO + O₂ + 24 (NH₃ • H₂O) (конц.) → 4 [Сo(NH₃)₆](OH)₃ + 18 H₂O

NiO + 6 (NH₃ • H₂O) (конц.) → [Ni(NH₃)₆](OH)₂ + 5 H₂O

PtO₂ + 6 HCl(конц.) → H₂[PtCl₆] + 2 H₂O

PtO₂ + 2 NaOH(конц.) + 2 H₂O → Na₂[Pt(OH)₆]

12. Многие амфотерные оксиды являются катализаторами при проведении неорганических и органических реакций:

2 SO₂ + O₂ 2 SO₃

Окисление нафталина очень важный многотоннажный процесс, так как приводит к получению фталевого ангидрида, который идёт на синтезы многочисленных красителей и лекарственных веществ. Не менее важным для тех же целей являются переходы между фураном, пирролом и тиофеном, которые катализируются оксидом алюминия.