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金属氧化物是金属元素和氧元素结合形成的化合物。包括铂,金在内的所有金属都有相应的金属氧化物。在初中化学就已经给我们介绍了一些常见的金属氧化物。这些金属氧化物包括氧化铁(Fe2O3)、氧化亚铁(FeO)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化镁(MgO)、二氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu2O)、氧化铝(Al2O3)等。
氧化铁(Fe2O3)是铁锈的主要成分铁锈的主要成因是铁金属在杂质碳的存在下,与环境中的水分和氧气反应,铁金属便会生锈。用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。氧化铁Zda的应用是作为颜料来使用。按颜色分为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑,氧化铁棕由氧化铁红、氧化铁黑(和氧化铁黄)混合而成;氧化铁橙是由氧化铁红和氧化铁黄混合而成;氧化铁绿是由蓝色的酞菁兰和氧化铁黄混合而成。
难溶于水,不与水反应。溶于酸,与酸反应。不与NaOH反应。例如氧化铁与酸反应生成铁盐和水。铝与氧化铁混合后组成铝热剂,加热后生成氧化铝和铁。高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原。
氧化亚铁(FeO)其外观呈黑色粉末,由氧化态为+2价的铁与氧共价结合。它的矿物形式为方铁矿(wüstite)。氧化亚铁经常容易与铁锈混淆,但铁锈的主要成分为水合氧化铁。氧化亚铁属于非整比化合物,其中铁和氧元素的比例会发生变化,范围从Fe0.84O到Fe0.95O。
氧化亚铁可以被用作色素,在化妆品和刺青墨水中都有应用.氧化亚铁也应用于瓷器制作中使釉呈绿色。但是这个物质不稳定,很容易被氧化成四氧化三铁。
氧化钙(CaO)是生石灰的主要成分,白色粉末,不纯者为灰白色,含有杂质时呈淡黄色或灰色,具有吸湿性。氧化钙为碱性氧化物,对湿敏感。易从空气中吸收二氧化碳及水分。与水反应生成氢氧化钙(Ca(OH)2,俗称熟石灰)并产生大量热,有腐蚀性,其产生的热量甚至可以把鸡蛋煮熟。
CaCO₃[△]→CaO+CO₂↑;
工业上氧化钙由石灰石煅烧而来。向热溶液中加入石灰乳,过滤除去Cu、Fe、Mg等氢氧化物沉淀,加热滤液当其接近沸腾时通入CO₂产生Ca(HCO₃)₂,Ca(HCO₃)₂的量相当于加入的Ca(OH)₂的量。煮沸该溶液,Ca(HCO₃)₂即分解成碳酸钙沉淀,并携带痕量的Fe。
二氧化锰(MnO2)在自然界以软锰矿形式存在,比较纯正的二氧化锰为黑色无定形金属氧化物粉末,或黑色斜方晶体,难溶于水、弱酸、弱碱、硝酸、冷硫酸,加热情况下溶于浓盐酸而产生氯气。
二氧化锰是两性氧化物,它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体,可作为干电池的去极化剂。在实验室常利用它的氧化性,和浓HCl作用以制取氯气。遇还原剂时,表现为氧化性。如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400K得到氧化锰;将二氧化锰放在氨气流中加热,得到棕黑色的三氧化二锰;将二氧化锰跟浓盐酸反应,则得到l氯化锰、氯气和水。遇强氧化剂时,还表现为还原性。如将二氧化锰,碳酸钾和硝酸钾或氯酸钾混合熔融,可得到暗绿色熔体,将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。在酸件介质中是一种强氧化剂。
主要取自天然矿物软锰矿。普遍采用高温硫酸锰溶液电解法制取,碳酸锰矿和软锰矿均可作为原料。硫酸锰溶液的制备包括浸取、除铁、中和、除重金属、过滤、静置除钙镁等工序,经高温电解后制得粗产品,再经处理包括剥离、粉碎、洗涤、中和与干燥等过程制得合格晶。当采用氯化锰溶液电解可制得纤维状二氧化锰。
氧化铜(CuO),是一种铜的黑色氧化物,略显两性,稍有吸湿性。不溶于水和乙醇,溶于酸、氯化铵及qing化钾溶液,氨溶液中缓慢溶解,能与强碱反应。氧化铜主要用于制人造丝、陶瓷、釉及搪瓷、电池、石油脱硫剂、杀虫剂,也供制氢、催化剂、绿色玻璃等用。
氧化铜(灼热)可以和氢气(H₂)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铜+X(氧化物)
氧化铝(Al2O3)是一种高硬度的化合物,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的离子晶体,常用于制造耐火材料。氧化铝是典型的两性氧化物,(刚玉是α形属于六方Z密堆积,是惰性化合物,不溶于酸碱耐腐蚀),能溶于无机酸和碱性溶液中,几乎不溶于水及非极性有机溶剂;相对密度(d204)4.0;熔点2050℃。
工业氧化铝是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法制备。Al2O3有许多同质异晶体,目前已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。
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