Print bookPrint book

§ 3.2. Кислоты

Site: Профильное обучение
Course: Химия. 11 класс
Book: § 3.2. Кислоты
Printed by: Guest user
Date: Thursday, 23 May 2024, 9:31 PM

Кислотами называют сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться атомами металлов, и кислотные остатки.

С позиций теории электролитической диссоциации, основы которой вы изучали в 9-м классе, кислотами являются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода H+.

Именно ионы водорода обусловливают общие свойства кислот, в то время как ионы кислотных остатков определяют специфические свойства.

Классификация кислот

Для классификации кислот могут быть использованы различные признаки (табл. 1.3).

Таблица 1.3. Классификация кислот

Признак классификации

Классификационные группы

Примеры

1. По происхождению

Минеральные (неорганические)

НCl, H2SO4, HNO3

Органические

(карбоновые)

HCOOH, CH3COOH, C17H35COOH

2. По наличию атомов кислорода

Кислородсодержащие

(гидроксиды)

H3PO4, H2SO4, H2CO3

Бескислородные

HCl, H2S, HF

3. По числу атомов водорода, способных замещаться атомами металлов

Одноосновные

HNO3, HF, НCl, CH3COOH

Многоосновные

(двухосновные,

трёхосновные)

 

H2SO4, H2SO3, H2CO3;

H3PO4

4. По силе (способности диссоциировать на ионы в водном растворе)

Сильные

H2SO4, HNO3, НCl, HClO4

Слабые

H2CO3, H2S

HF, H3PO4

Так, деление кислот на одноосновные и многоосновные позволяет говорить о том, что в многоосновных кислотах на металл может замещаться один или несколько атомов водорода. Это означает, что многоосновные кислоты могут образовывать не только средние, но и кислые соли, например: Na2CO3 и NaHCO3, K2S и KHS.

Деление кислот на сильные и слабые основано на том, что сильные кислоты в растворах полностью распадаются на ионы:

HNO subscript 3 space rightwards arrow space straight H to the power of plus space plus space NO subscript 3 superscript minus.

Слабые кислоты на ионы распадаются незначительно, процесс их диссоциации — обратимый:

HNO subscript 2 space rightwards arrow over leftwards arrow space straight H to the power of plus plus space NO subscript 2 superscript minus semicolon space
HF space rightwards arrow over leftwards arrow space straight H to the power of plus plus space straight F to the power of –.

Более детально с процессами диссоциации кислот вы ознакомитесь, изучая материал главы IV.

Номенклатура кислот

Изучая вопрос о номенклатуре кислот, в первую очередь необходимо различать кислородсодержащие и бескислородные кислоты. Так, при составлении названия бескислородной кислоты перед словами «водородная кислота» добавляют название элемента, входящего в состав кислотного остатка, например: HCl — хлороводородная кислота, H2S — сероводородная кислота.

Название кислородсодержащей кислоты происходит от названия элемента, к которому добавляется соответствующий суффикс. Если атомы образующего кислородсодержащую кислоту элемента находятся в высшей степени окисления, то кислородсодержащая кислота имеет суффикс -н-, например, stack straight H subscript 2 straight S with plus 6 on top straight O subscript 4 subscript blank with blank on top blank with blank on top— серная кислота, stack straight H straight N with plus 5 on top straight O subscript 3 subscript blank with blank on top— азотная кислота, stack HClO subscript 4 with plus 7 on top — хлорная кислота.

img

В случае существования атомов элемента в нескольких положительных степенях окисления по мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -н-, -оват-, -ист-, -оватист-. Например, stack HClO subscript 4 with plus 7 on top — хлорная, stack HClO subscript 3 with plus 5 on top — хлорноватая, stack HClO subscript 2 with plus 3 on top — хлористая, HClO with plus 1 on top — хлорноватистая кислоты.

Химические свойства кислот

К общим свойствам кислот относят свойства, обусловленные наличием ионов водорода в их растворах: взаимодействие с индикаторами, а также образование солей при взаимодействии с металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями. 

Реагент

Уравнение реакции образования соли

1. Металл

Мg + 2HCl = MgCl2 + H2

2. Оксид:

а) основный

б) амфотерный

 

МgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

3. Основание

NaOH + HCl = NaCl + H2O

4. Соль

2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2

Растворы кислот меняют окраску таких индикаторов, как лакмус и метилоранж, на красную.

Помимо общих свойств, кислоты могут проявлять окислительно-восстановительные свойства за счёт кислотных остатков. Вам, например, известны некоторые из таких реакций:

Cu space plus space 4 straight H straight N with plus 5 on top straight O subscript 3 left parenthesis конц right parenthesis end subscript space equals space Cu left parenthesis NO subscript 3 right parenthesis subscript 2 space plus space 2 straight N with plus 4 on top straight O subscript 2 not stretchy upwards arrow space plus space 2 straight H subscript 2 straight O semicolon space
Cu space plus space 2 straight H subscript 2 straight S with plus 6 on top straight O subscript 4 left parenthesis конц right parenthesis end subscript space equals with t on top space space CuSO subscript 4 space plus space straight S with plus 4 on top straight O subscript 2 not stretchy upwards arrow space plus space 2 straight H subscript 2 straight O.

Способы получения кислот

Классификация кислот по наличию или отсутствию в их составе кислорода позволяет сопоставлять некоторые способы получения кислот.

Так, многие бескислородные кислоты можно получить реакцией соединения водорода с неметаллом с последующим растворением продукта в воде:

H2 + Cl2 = 2HCl;

H2 + S = H2S.

Кислородсодержащие кислоты получают реакцией соединения соответствующих оксидов с водой:

Н2O + SO3 = H2SO4;

2O + Р2О5 = 2H3PO4.

img

Поскольку SiO2 с водой не взаимодействует, для получения кремниевой кислоты вначале получают растворимую соль металла, и лишь затем кислоту реакцией обмена с более сильной кислотой:

SiO2 + 2NaOH(конц. р-р) equals with t on top Na2SiO3 + H2O;

Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiO3↓ + Na2SO4.

Как кислородсодержащие, так и бескислородные кислоты часто можно получить реакцией обмена. Реакция обмена может протекать в растворе между солью, в состав которой входит нужный кислотный остаток, и другой кислотой; причём условием протекания реакции является образование слабой кислоты, летучей кислоты или нерастворимой соли:

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl;

Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S↑;

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl.

Реакция обмена возможна при взаимодействии твёрдых солей и нелетучей концентрированной серной кислоты при нагревании:

NaCl(тв) + H2SO4(конц) equals with t on top HCl↑ + NaHSO4

или 2NaCl(тв) + H2SO4(конц) equals with t on top 2HCl↑ + Na2SO4;

NaNO3(тв) + H2SO4(конц) equals with t on top HNO3↑ + NaHSO4

или 2NaNO3(тв) + H2SO4(конц) equals with t on top 2HNO3↑ + Na2SO4;

CH3COONa(тв) + H2SO4(1 : 1) equals with t on top CH3COOН↑ + NaHSO4.

Следует отметить, что в промышленности получение кислот зачастую является многостадийным процессом. Например, один из промышленных способов получения серной кислоты включает три стадии:

FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4.

Кислоты — сложные вещества, в молекулах которых содержатся атомы водорода, способные замещаться атомами металлов, и кислотные остатки; при диссоциации кислот в качестве катионов образуются только катионы водорода H+.

Общие свойства кислот — это изменение окраски индикаторов и образование солей при взаимодействии с металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и другими солями.

Кислоты получают при растворении в воде соответствующих оксидов или водородных соединений неметаллов, а также реакцией обмена между солью и более сильной кислотой.

Вопросы, задания, задачи

1. Перечислите:

  • а) признаки, по которым классифицируют кислоты;
  • б) способы получения кислот;
  • в) общие химические свойства кислот.

2. Укажите формулы:

  • а) сильных кислот — HF, HCl, H2S, HВr;
  • б) слабых кислот — HNO3, H2SO4, H2SO3, H2CO3.

3. Назовите кислоты, формулы которых:

  • а) HF, HCl, H2S, H2Se, HВr, HI;
  • б) H2CO3, HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4.

4. Дайте характеристику по всем классификационным признакам (табл. 1.3):

  • а) серной кислоты;
  • б) сероводородной кислоты.

5. Составьте уравнения реакций:

  • а) азотной кислоты с веществами: гидроксид натрия, оксид алюминия, карбонат калия;
  • б) соляной кислоты с веществами: железо, оксид железа(III), оксид железа(II, III), карбонат кальция.

6. Предложите по два способа получения каждой из кислот — HCl и H2SO3. Напишите уравнения соответствующих реакций.

7. Массовая доля кислорода в сильной кислоте состава Н2ЭО4 равна 44,14 %. Определите элемент Э в составе кислоты.

8. Составьте уравнения реакций согласно схеме:

  • а) KCl not stretchy rightwards arrow with 1 on top HCl not stretchy rightwards arrow with 2 on top MgCl2 not stretchy rightwards arrow with 3 on top MgСО3 not stretchy rightwards arrow with 4 on top MgSO4;
  • б) CH3COOН not stretchy rightwards arrow with 1 on top CH3COONa not stretchy rightwards arrow with 2 on top CH3COOН not stretchy rightwards arrow with 3
MgCO subscript 3 on topnot stretchy rightwards arrow with 4
straight H subscript 3 PO subscript 4 on top

9. В сутки в желудке взрослого человека вырабатывается около 2 дм3 желудочного сока, молярная концентрация хлороводорода в нём составляет 16 ммоль/дм3. Определите количество (моль) и массу (г) НСl в данной порции желудочного сока.

10. Определите объём уксуса, необходимый для того, чтобы «погасить» половину чайной ложки питьевой соды. Используйте следующие данные: масса NaHCO3 равна 2,5 г, массовая доля уксусной кислоты — 9 %, плотность уксуса — 1,011 г/см3.

Самоконтроль

1. Укажите формулы кислот:

  • а) HNO2;
  • б) K2SO4;
  • в) KHSO4;
  • г) H2S.

2. Кислота состава H3PO4 является:

  • а) кислородсодержащей;
  • б) сильной;
  • в) многоосновной;
  • г) трёхосновной.

3. Соляная кислота реагирует с:

  • а) HNO2;
  • б) K2СOз;
  • в) Аl2O3;
  • г) H2S.

4. Сумма коэффициентов в уравнении реакции карбоната кальция с азотной кислотой равна:

  • а) 4;
  • б) 5;
  • в) 6;
  • г) 7.

5. Ионному уравнению H+ + OH = H2O соответствует взаимодействие водных растворов:

  • а) HNO2 и NaOH;
  • б) H2SO4 и Ba(OH)2;
  • в) HNO3 и NaOH;
  • г) H2SO4 и KOH.