Для того чтобы в заданиях реального ЕГЭ суметь ответить на вопрос, реагирует ли какой-либо оксид с кислородом (O2), прежде всего нужно запомнить, что оксиды, способные реагировать с кислородом (из тех, что могут попасться вам на самом экзамене) могут образовать только химические элементы из списка:
| углерод С, кремний Si, фосфор P, сера S, медь Cu, марганец Mn, железо Fe, хром Cr, азот N |
Встречающиеся в реальном ЕГЭ оксиды любых других химических элементов с кислородом реагировать не будут (!).
Для более наглядного удобного запоминания перечисленных выше списка элементов, на мой взгляд, удобна следующая иллюстрация:
Все химические элементы, способные образовывать оксиды, реагирующие с кислородом (из встречающегося на экзамене)
В первую очередь, среди перечисленных элементов следует рассмотреть азот N, т.к. отношение его оксидов к кислороду заметно отличается от оксидов остальных элементов приведенного выше списка.
Следует четко запомнить тот факт, что всего азот способен образовать пять оксидов, а именно:
N2O, NO, N2O3,NO2, N2O5
Из всех оксидов азота с кислородом может реагировать только NO. Данная реакция протекает очень легко при смешении NO как с чистым кислородом, так и с воздухом. При этом наблюдается быстрое изменение окраски газа с бесцветной (NO) на бурую (NO2):
| 2NO | + | O2 | = | 2NO2 |
| бесцветный | бурый |
Для того чтобы дать ответ на вопрос — реагирует ли с кислородом какой-либо оксид любого другого из перечисленных выше химических элементов (т.е. С,Si, P, S, Cu, Mn, Fe, Cr) — прежде всего обязательно нужно запомнить их основные с тепени окисления (СО). Вот они:
| элемент | С | Si | P | S | Cu | Cr | Mn | Fe |
| его основные положительные СО | +2, +4 | +2, +4 | +3, +5 | +4, +6 | +1, +2 | +2, +3, +6 | +2, +4, +6, +7 | +2, +3, +6 |
Далее нужно запомнить тот факт, что из возможных оксидов указанных выше химических элементов, с кислородом будут реагировать только те, которые содержат элемент в минимальной, среди указанных выше, степени окисления. При этом степень окисления элемента повышается до ближайшего положительного значения из возможных:
| элемент | Отношение его оксидов к кислороду |
| С | Минимальная среди основных положительных степеней окисления углерода равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из оксидов C+2O и C+4O2реагирует только CO. При этом протекает реакция: 2C+2O + O2= to => 2C+4O2 CO2+ O2 ≠ — реакция невозможна в принципе, т.к. +4 – высшая степень окисления углерода. |
| Si | Минимальная среди основных положительных степеней окисления кремния равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из оксидов Si+2O и Si+4O2 реагирует только SiO. Из-за некоторых особенностей оксидов SiO и SiO2 возможно окисление лишь части атомов кремния в оксиде Si+2O. Т.е. в результате его взаимодействия с кислородом, образуется смешанный оксид, содержащий как кремний в степени окисления +2, так и кремний в степени окисления +4, а именно Si2O3 (Si+2O·Si+4O2): 4Si+2O + O2= to => 2Si+2,+42O3(Si+2O·Si+4O2) SiO2+ O2≠ — реакция невозможна в принципе, т.к. +4 – высшая степень окисления кремния. |
| P | Минимальная среди основных положительных степеней окисления фосфора равна +3, а ближайшая к нему положительная — +5. Таким образом, с кислородом из оксидов P+32O3 и P+52O5 реагирует только P2O3. При этом протекает реакция доокисления фосфора кислородом от степени окисления +3 до степени окисления +5: P+32O3 + O2 = to => P+52O5 P+52O5 + O2 ≠ реакция невозможна в принципе, т.к. +5 – высшая степень окисления фосфора. |
| S | Минимальная среди основных положительных степеней окисления серы равна +4, а ближайшая к ней по значению положительная — +6. Таким образом, с кислородом из оксидов S+4O2, S+6O3реагирует только SO2. При этом протекает реакция: 2S+4O2+ O2= to => 2S+6O3 2S+6O3+ O2≠ — реакция невозможна в принципе, т.к. +6 – высшая степень окисления серы. |
| Cu | Минимальная среди положительных степеней окисления меди равна +1, а ближайшая к ней по значению — положительная (и единственная) +2. Таким образом, с кислородом из оксидов Cu+12O, Cu+2O реагирует только Cu2O. При этом протекает реакция: 2Cu+12O + O2= to => 4Cu+2O CuO + O2≠— реакция невозможна в принципе, т.к. +2 – высшая степень окисления меди. |
| Cr | Минимальная среди основных положительных степеней окисления хрома равна +2, а ближайшая к ней по значению положительная равна +3. Таким образом, с кислородом из оксидов Cr+2O, Cr+32O3и Cr+6O3 реагирует только CrO, при этом окисляясь кислородом до соседней (из возможных) положительной степени окисления, т.е. +3: 4Cr+2O + O2= to => 2Cr+32O3 Cr+32O3+ O2≠ — реакция не протекает, несмотря на то что существует оксид хрома и в большей, чем +3, степени окисления (Cr+6O3). Невозможность протекания данной реакции связана с тем, что требуемый для ее гипотетического осуществления нагрев сильно превышает температуру разложения оксида CrO3. Cr+6O3+ O2≠ — данная реакция не может протекать в принципе, т.к. +6 – высшая степень окисления хрома. |
| Mn | Минимальная среди основных положительных степеней окисления марганца равна +2, а ближайшая к ней положительная — +4. Таким образом, с кислородом из возможных оксидов Mn+2O, Mn+4O2, Mn+6O3 и Mn+72O7 реагирует только MnO, при этом окисляясь кислородом до соседней (из возможных) положительной степени окисления, т.е. +4: 2Mn+2O + O2 = to => 2Mn+4O2 в то время, как: Mn+4O2 + O2 ≠ и Mn+6O3 + O2 ≠ — реакции не протекают, несмотря на то что существует оксид марганца Mn2O7, содержащий Mn в большей, чем +4 и +6, степени окисления. Связанно это с тем, что требуемый для дальнейшего гипотетического окисления оксидов Mn+4O2 и Mn+6O3 нагрев существенно превышает температуру разложения получаемых оксидов MnO3 и Mn2O7. Mn+72O7+ O2≠ — данная реакция невозможна в принципе, т.к. +6 – высшая степень окисления хрома. |
| Fe | Минимальная среди основных положительных степеней окисления железа равна +2, а ближайшая к ней среди возможных — +3. Несмотря на то что для железа существует степень окисления +6, кислотного оксида FeO3, впрочем, как и соответствующей ему «железной» кислоты не существует. Таким образом, из оксидов железа с кислородом могут реагировать только те оксиды, которые содержат Fe в степени окисления +2. Это либо оксид Fe+2O, либо смешанный оксид железа Fe+2,+33O4 (железная окалина): 4Fe+2O + O2= to => 2Fe+32O3или 6Fe+2O + O2= to => 2Fe+2,+3O4 смешанный оксид Fe+2,+33O4 может быть доокислен до Fe+32O3: 4Fe+2,+33O4+ O2= to => 6Fe+32O3 Fe+32O3 + O2≠ — протекание данной реакции невозможно в принципе, т.к. оксидов, содержащих железо в степени окисления выше, чем +3, не существует. |