氧化物的分類及其中的“不一定”

河北 王貴芬

1 氧化物的分類

氧與其他元素組成的二元化合物稱為氧化物，其通式可表示為 XnOm。在化學(xué)領(lǐng)域中氧化物不但存在范圍廣，數(shù)量龐大(幾乎所有的元素都能直接或間接形成氧化物)，而且種類繁多。要想全面認(rèn)識(shí)并運(yùn)用氧化物知識(shí)，必須要對(duì)它進(jìn)行細(xì)致的分類。

在對(duì)氧化物進(jìn)行分類時(shí)，初中習(xí)慣根據(jù)X元素的類型分為金屬氧化物和非金屬氧化物，高中習(xí)慣根據(jù)氧化物的性質(zhì)，把它們劃分為酸性、堿性、兩性和不成鹽氧化物。這兩種分類方法，都沒能從氧化物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)上進(jìn)行完整的考慮，也沒能包括所有的氧化物。筆者查閱相關(guān)書刊報(bào)道，對(duì)氧化物從價(jià)態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上全面考慮進(jìn)行如圖1所示分類。

圖1

因氧化物結(jié)構(gòu)、種類的復(fù)雜性，初高中對(duì)氧化物的分類標(biāo)準(zhǔn)又不同，很多試題考查學(xué)生兩種分類方法之間關(guān)系的辨析，其中有很多的“不一定”，需要學(xué)生理解各類氧化物概念的內(nèi)涵與外延，才能正確解答。

2 各類氧化物的定義

2.1 酸性氧化物

2.1.1 概念辨析

我們知道，酸跟堿反應(yīng)生成鹽和水，某些非金屬氧化物跟堿反應(yīng)，也生成鹽和水。

上述反應(yīng)表明：二氧化碳、三氧化硫跟酸的性質(zhì)相似，因此，人們把二氧化碳、三氧化硫這樣能跟堿反應(yīng)生成且只生成鹽和水的氧化物，稱為酸性氧化物。它包括大多數(shù)非金屬氧化物和某些金屬元素的高價(jià)氧化物。

2.1.2 其中的“不一定”

①酸性氧化物不一定是非金屬氧化物。如Mn2O7、CrO3等屬于酸性氧化物。

②非金屬氧化物不一定是酸性氧化物。如H2O是中性氧化物， CO、NO等是不成鹽氧化物，NO2、N2O4屬于不成鹽氧化物，這些都不屬于酸性氧化物。

③酸不一定都有對(duì)應(yīng)的酸性氧化物。如無氧酸或有機(jī)酸如乙酸等就沒有相應(yīng)的酸性氧化物。

④酸性氧化物不一定都能與水反應(yīng)。如SiO2不溶于水，不會(huì)與水反應(yīng)。

⑤與水反應(yīng)可生成酸的氧化物不一定是酸性氧化物。如特殊氧化物NO2、N2O4可與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，但它們都不屬于酸性氧化物。

2.2 堿性氧化物

2.2.1 概念辨析

我們知道，堿跟酸反應(yīng)生成鹽和水，某些金屬氧化物跟酸反應(yīng)，也生成鹽和水。

上述反應(yīng)表明，氧化銅、氧化鐵跟堿的性質(zhì)相似。因此，人們把氧化銅、氧化鐵這樣能跟酸反應(yīng)生成且只生成鹽和水的氧化物，稱為堿性氧化物。它包括大多數(shù)的金屬氧化物。

2.2.2 其中的“不一定”

①金屬氧化物不一定是堿性氧化物。通常它們的高價(jià)氧化物是酸性氧化物，低價(jià)氧化物是堿性氧化物，而處于中間價(jià)態(tài)的氧化物則為兩性氧化物。例如，錳的氧化物中，Mn2O7和MnO3為酸性氧化物，MnO 和 Mn2O3為堿性氧化物，而 MnO2則是兩性氧化物。

②堿不一定都有對(duì)應(yīng)的堿性氧化物。如NH3·H2O以及有些含氮元素的有機(jī)物堿就沒有相應(yīng)的堿性氧化物。

③堿性氧化物不一定都能與水反應(yīng)。如堿性氧化物CuO、Fe2O3等均不溶于水，故這些氧化物不會(huì)與水反應(yīng)。

④能與某些酸反應(yīng)的氧化物不一定都是堿性氧化物。如酸性氧化物SiO2能與氫氟酸反應(yīng)、酸性氧化物SO2能與氫硫酸或硝酸等發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

⑤與水反應(yīng)可生成堿的氧化物不一定是堿性氧化物。如特殊氧化物Na2O2與H2O反應(yīng)生成NaOH和O2，KO2與H2O反應(yīng)生成KOH和O2。

2.3 兩性氧化物

2.3.1 概念辨析

兩性氧化物是介于酸性氧化物和堿性氧化物之間的一類氧化物。它兼有酸性氧化物和堿性氧化物的特征，既可與酸作用生成鹽和水，又可與堿作用生成鹽和水，例如 Al2O3、ZnO Cr2O3、As2O3等。

2.3.2 其中的“不一定”

既能與某些酸溶液反應(yīng)，又能與某些堿溶液反應(yīng)的氧化物不一定是兩性氧化物。如特殊氧化物Na2O2與酸或與堿溶液中的水均能反應(yīng)，酸性氧化物SiO2與強(qiáng)堿或與氫氟酸均可反應(yīng)，酸性氧化物SO2與堿或與氫硫酸、硝酸等均可反應(yīng)。

2.4 不成鹽氧化物(中性氧化物)

2.4.1 概念辨析

不能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又不能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為不成鹽氧化物(中性氧化物)。如H2O、NO、NO2、CO等屬于不成鹽氧化物。

2.4.2 其中的“不一定”

②能與堿反應(yīng)的氧化物不一定是酸性氧化物，還可能是不成鹽氧化物。如NO2雖然能與堿反應(yīng)，但生成的是 +3 和+5價(jià)的鹽，而非+4價(jià)的鹽，所以二氧化氮是不成鹽氧化物。

2.5 其他特殊氧化物

2.5.1 復(fù)雜氧化物/假氧化物

由兩種或以上同元素與氧組成的氧化物即為復(fù)雜氧化物，又稱假氧化物。需要注意的是，復(fù)雜氧化物不是混合物。如，F(xiàn)e3O4可以看成FeO·Fe2O3，但它并不是兩者的混合物。Fe3O4是一種鐵(Ⅲ) 酸鹽，即 Fe(Ⅱ) Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅲ)O4]，其名稱為偏鐵酸亞鐵，化學(xué)式為Fe(FeO2)2。

2.5.2 過氧化物

2.5.3 超氧化物

2.5.4 臭氧化物

2.5.5 類似氧化物

這類化合物從它們的分子組成上看符合氧化物的定義，但是氧元素在分子中的化合價(jià)分別為+2或+1價(jià)，是電子的提供者而不是獲得者，因而不稱作氧化物。為了說明符合氧化物定義而又不屬于氧化物的現(xiàn)象，我們稱這類化合物為類似氧化物。

比如：氟氧化合物，現(xiàn)已知有二氟化氧(OF2)、二氟化二氧(O2F2)、二氟化三氧(O3F2)、二氟化四氧(O4F2)及二氟化五氧(O5F2)。