Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

misc / 32846_e06b06cd6e9ad04f315d37bd4131ce33

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
09.03.2016
Размер:
9.58 Mб
Скачать

Кислоты

181

 

3. Назовите оксиды, которые образуются при горении в кислороде сложных веществ — СH4 и H2S.

4. Рассчитайте массу гидроксида железа(III), при термическом разложении которого образуется вода массой 10,8 г.

5. Рассчитайте химическое количество и массу оксида ме-

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

т

ди(II), образующегося в результате термического разложения гид-

роксида меди(II) массой 19,6 г.

 

 

 

 

 

6. Рассчитайте объем (н. у.) водорода, который прор агирует с

оксидом меди(II) массой 19,6 г.

 

 

е

 

§ 38. Кислоты

 

 

 

Другой очень важный класс неорганиче ких веще тв — кислоты.

 

а

в

 

 

Они встречаются в природе, находят применение в быту, используют-

ся для получения различных веществ.

с

 

 

 

Состав кислот я

Вы уже знаете, что в состав молекул кислот входят атомы водоро-

одноНосновныеародс однимнатомом водорода в молекулах, напри-

мер: HCl, HBr, HNO3;

двухосновные — с двумя атомами водорода в молекулах, на-332 22 4 2Cl,да азить

трехосновные — с тремя атомами водорода в молекулах, на-

пример: H3PO4, H3ВO3.

Правообладатель Народная асвета

 

182

 

Основные классы неорганических соединений

 

 

 

 

2) По наличию или отсутствию атомов кислорода в молеку-

 

лах различают кислоты:

 

 

 

 

 

а

 

 

бескислородные — HCl, HBr, H2S;

 

 

 

 

 

 

• кислородсодержащие — HNO3, H2SO4, H2SiO3,

H2CO3,

 

H3PO4.

 

 

 

 

т

 

 

Напомним, что все кислородсодержащие кисло ы о носятся к кис-

 

 

 

 

 

 

е

 

— гид-

 

лотным гидроксидам. Например, фосфорная кисло а H3PO4

 

 

 

 

в

 

 

 

 

роксид фосфора(V); серная кислота H2SO4

— гидроксид серы(VI).

 

Кислоты в природе

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислоты довольно широко распро транены природе. До сих пор

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

вы наиболее часто сталкивались с ними, употребляя в пищу продукты

кислого вкуса — фрукты, кефир, кв шеную капусту и маринованные

где в природе содержатся этияполезные кислоты. Наиболее часто они образуются в растениях и содерж тся в их плодах или листьях, кото-

овощи, в которых содержатся р зличные кислоты. Многим из вас,

конечно же, кислый вкус не очень нравится, но кислые продукты не-

рые мы употребляем в пищуа. В разных растениях образуются разные кислоты: в лимонах — лимо ная, в яблоках — яблочная, а в ща-

обходимы организму так же, как и сладкие. Поэтому давайте узнаем,

веле — щавелевая. Известны также природные кислоты, которые

 

н

содержатся в рганизмах некоторых насекомых, например муравьев

(муравьиная кислдта).

Молочная кислота, придающая кислый вкус кефиру, образуется

о

 

при скис нии молока или капусты, а уксусная кислота — при ски-

встречаютсяН в природе. Например, сероводородная (Н2S) и угольная (H2CO3) кислоты содержатся в водах некоторых минеральных источников. Соляная кислота (HCl) входит в состав желудочного сока человека. Азотная и серная кислоты в небольших количествах встречаются в дождевой воде («кислотные дожди»).

сании вина. Все эти кислоты относятся к органическим кислотам, с

р

 

которыми вы познакомитесь позже.

еорганическиеа

кислоты, которые вы изучаете сейчас, также

Правообладатель Народная асвета

Химические свойства кислот

183

 

Кислоты классифицируются по числу атомов водорода в

молекулах (по основности) и по наличию в них атомов кисло-

рода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислоты широко распространены в природе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы и задания

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Из предложенного ряда формул — СO, H2SO4, KOH, H2S,

СaCO3, HCl, SO2, HNO3, H3PO4, NaCl, H2CO3

ыб рите формулы

кислот и назовите их.

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

2. Что такое основность кислоты? Какие из предложенных

кислот — HNO

, H

SO

, H

SiO

, H

CO

, H

PO

, H SO

, H

BO

3

— яв-

3

2

4

2

3

2

3

3

4

 

в2 3

3

 

?

 

ляются одноосновными; двухосновными; трехосновнымис

 

 

3.Напишите химические формулыякислот: а) одноосновной кислородсодержащей; б) двухосновной бескислородной; в) одноосновной бескислородной; г) двухосновной кислородсодержа-

щей; д) трехосновной кислородсодержащей. Назовите эти кислоты. н

4.Где в природе встречаютсяд кислоты?

5.Рассчитайте общую массу смеси азотной и фосфорной кислот, если их химическиео количества равны соответственно 0,2 моль и 0,3 м ль. Чему равно общее число молекул кислот в этой смеси? р

§39. Химическиеа свойства кислот а подобие.Н

Оно выражается в том, что кислоты в водных растворах проявляют схожие химические свойства, называемые кислотными свойствами. Знание этих свойств очень важно для дальнейшего изучения химии, поэтому познакомимся с ними более подробно и систематизируем изученный ранее материал.

Правообладатель Народная асвета

184 Основные классы неорганических соединений

1. Изменение окраски индикаторов Вы уже знаете, что для доказательства наличия кислоты или щело-

чи в растворе можно использовать особые вещества — индикаторы. Вспомните, в какие цвета окрашены растворы индик торов лакмуса, метилоранжа и фенолфталеина. Как изменяется их окраска в

ряду активности левее Н2 (например, Mg, Al, Zn, Fe). В результате

растворах кислот?

 

 

а

 

2. Взаимодействие с металлами

 

 

 

 

 

 

Из материала предыдущих тем вам известно, ч о в водных раство-

рах многие кислоты реагируют с металлами, расположеннымит

в

 

 

е

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

этих реакций образуются сложные веще т а — соли и выделяется

газообразное простое вещество — водород:

 

 

 

 

 

 

 

 

=

с

+

 

(7)

 

кислота

+

 

металл

 

соль

водород

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

В такие реакции вступают как бескислородные (HCl, HBr), так и

кислородсодержащие (H2SO4, H3PO4) кислоты, например:

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6HCl

+

2Alя= 2AlCl3 + 3H2[;

 

 

 

д

 

 

алюми-

хлорид

водород

 

 

 

хлорово-

 

 

 

 

оро

ая

 

 

ий

алюминия

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2[.

 

 

серная

 

 

железо

сульфат

водород

 

 

 

 

 

 

 

 

кисл та

 

 

 

 

 

железа(II)

 

 

 

Реакции этого типа, как вы уже знаете, относятся к реакциям замещенияН : томы металлов замещают (вытесняют) атомы водорода из молекул кислот.

Следует помнить, что металлы, расположенные в ряду активности правее Н2 (Сu, Ag, Hg и др.), с указанными кислотами в водных растворах не реагируют.

3. Реакции с основными оксидами Еще в младших классах, изучая математику, вы узнали, что от

перемены мест слагаемых сумма не изменяется: 2 + 3 = 5; 3 + 2 = 5.

Правообладатель Народная асвета

Химические свойства кислот

185

 

Похожее правило есть и в химии: если в уравнении реакции исходные вещества поменять местами, то ее продукты от этого не изменятся. Так, например, изучив ранее химические свойства основных оксидов, вы узнали, что они реагируют с кислотами с образованием солей и воды. Зная это, вы можете теперь смело утверждать, что кислоты реагируют с основными оксидами, образуя те же продук ы — соли

и воду:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

+

 

основный оксид

=

 

 

соль

 

+

ода

 

(8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример уравнения реакции,

протекающей

 

оот етствии с этой

схемой:

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

I

 

II

II

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

с+ H O.

 

 

 

 

 

2HCl

MgO

= MgCl

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

хлоро-

 

оксид

хлорид

 

вода

 

 

 

 

 

водородная

магния

магнияа

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как вам уже известно, эти ре кции относятся к реакциям обмена,

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поскольку в процессе взаимодействия исходные сложные вещества

обмениваются своими состав ымиачастями.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Взаимодействие с основаниями

 

 

 

 

 

 

 

Изучая химические св йстваноснований, вы узнали, что они реа-

гируют с кислотамиос дбразованием солей и воды. А что же тогда образуется п и взаим действии кислот с основаниями? Правильно, те же самые п одукты — соли и вода! Мы еще раз убедились в том,

что сост в конечныхрвеществ не зависит от того, в каком порядке смешиваются одни и те же исходные вещества. Итак, составим схему,

согласно которой кислоты реагируют с основаниями:

 

 

а

 

 

кислота

+

основание

=

соль

+

вода

(9)

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запомните

, что в образующейся соли валентность атомов

металла такая же, как в исходном основании, а валентность кислотного остатка такая же, как в исходной кислоте.

Правообладатель Народная асвета

186 Основные классы неорганических соединений

Кислоты реагируют как с нерастворимыми, так и с растворимыми

основаниями, например:

 

 

 

 

 

 

а

I

II

 

II

I

 

2HNO3 +

Cu(OH)2

= Cu(NO3)2 + 2H2O;

азотная

гидроксид

 

нитрат

вода

кислота

меди(II)

 

меди(II)

е

 

II

I

 

I

 

II

 

H2SO4

+ 2KOH

= K2SO4

+ 2H2O.

 

серная

гидроксид сульфат

одат

кислота

калия

 

 

с

 

 

 

калия

 

 

 

 

 

а

 

 

 

Реакции этого типа, как и предыдущего, относятся к реакциям

обмена. Вспомните, как назыв ет я ре кцияв, которую отображает

последнее уравнение. Почему она т к н зывается?

 

 

я

 

 

 

 

 

5. Взаимодействие с солями

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

Еще один класс сложных веществ, с которыми кислоты могут вступать в химическое вз имодействие, — соли. Реакции этого типа идут по общей схеме:

 

кислота

+

 

д

 

=

 

новая кислота

+

 

новая соль

(10)

 

 

соль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако сразу заметим, что кислота реагирует в растворе с

солью лишь в т м случаен, если в результате реакции выделяется

газ ([) или

бразуется нерастворимое вещество, выпадающее в

осадок (Z). П имеры таких реакций:

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

I I

 

 

 

I II

 

I II

 

I

I

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

2HCl

+ K2S

=

H2S [

+

2KCl;

 

хлоро-

 

сульфид

 

серо-

 

хлорид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водородная

 

калия

 

водород

 

калия

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

II

+

 

II

 

I

=

I I

+

II

II

 

 

 

H2SO4

BaCl2

2HCl

BaSO4Z.

 

 

 

серная

 

хлорид

 

хлоро-

 

сульфат

 

 

 

кислота

 

бария

 

водородная

бария

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

Правообладатель Народная асвета

Химические свойства кислот

187

 

Очевидно, что реакции этого типа, как и двух предыдущих, отно-

 

сятся к реакциям обмена.

а

 

 

 

6. Разложение кислот на кислотные оксиды и воду Известно несколько кислот, которые достаточно легко р зл г ются на соответствующий кислотный оксид и воду. К таким кислот м, которые называют неустойчивыми, относят угольную (H2CO3), сер-

нистую (H2SO3) и кремниевую (H2SiO3) кислоты. Особ нно неустой-

чива угольная кислота — она разлагается на кислотный оксид CO2 и

воду уже при комнатной температуре:

 

 

 

т

H2CO3 = CO2[ +

H2O.

 

е

в

 

угольная

оксид

вода

 

кислота

углерода(IV)

 

 

 

 

с

 

 

Кислоты в растворах изменяют окр ску индикаторов.

Кислоты реагируют с металлами, основными оксидами, осно-

ваниями и солями.

я

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы и задания

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Перечислите классы веществ, с которыми реагируют кисло-

ты. Вещества каких классов при этом образуются? Приведите по

одному примеру с тветствующихн

реакций.

2. Напишите уравнения реакций, протекающих в растворе

д

 

между: хло овод дн й кислотой и железом; серной кислотой и

оксидом кальцияар; азотнойо кислотой и гидроксидом магния; серной кислотой и к бон том калия. К каким классам относятся продукты этих ре кций? Назовите их.

3.Железо м ссой 11,2 г растворили в серной кислоте. Рассчитайте химическое количество образовавшейся соли и объем (н. у.) выделившегося водорода.

4.Рассчитайте химическое количество и массу оксида кальция СaO, который прореагирует с азотной кислотой массой 37,8 г.

5.Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения: оксид фосфора(V) I фосфорнаяН

Правообладатель Народная асвета

 

188

Основные классы неорганических соединений

 

 

 

 

кислота I фосфат цинка; оксид серы(VI) I серная кислота I во-

 

дород I вода.

 

 

а

 

 

6. Карбонат кальция подвергли термическому разложению, в

результате чего образовался оксид углерода(IV) объемом (н. у.) 6,72 дм3. Рассчитайте массу исходного карбон та и химическое количество полученного оксида кальция.

§ 40. Получение и применение кислот

 

 

т

Получение кислот

 

 

 

 

 

 

 

Для получения неорганических кислот используют реакции разных

типов. Рассмотрим важнейшие из них.

 

 

е

 

 

 

 

1. Взаимодействие некоторых про тых веществ не-

металлов с водородом

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

с

 

 

Например:

 

 

 

 

 

 

 

H2 +

 

 

=t

 

 

 

 

 

Cl2

 

2HCl;

 

 

 

водород

 

хлор

а

 

 

 

 

 

 

 

хлоро-

 

 

 

 

я

 

 

водород

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

H2

 

=

H2S.

 

 

 

+

S

 

 

 

 

водород

сера

серо-

 

 

 

а

 

 

водород

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образующиеся газообразные продукты реакций — HCl и H2S —

растворяют в в

н

 

 

 

 

 

 

 

 

е и получают соответствующие бескислородные

кислоты — хл

дв д родную и сероводородную. Таким же образом

можно получить и бромоводородную кислоту — раствор газа бромо-

 

о

водорода HBr в воде.

К к кому типу относятся рассмотренные реакции получения HCl

и H2S?

р

2. аВзаимодействие серной кислоты с твердыми со-

лями

 

Этот способ основан на том, что нелетучая серная кислота H2SO4

приНнагревании вытесняет летучие кислоты — HCl и HNO3— из их

солей. Поэтому хлороводородную кислоту можно получить, нагревая смесь ее соли — твердого хлорида натрия с серной кислотой:

Правообладатель Народная асвета

Получение и применение кислот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

189

2NaCl + H2SO4

=t

2HCl[ + Na2SO4.

 

а

хлорид

серная

 

хлоро-

 

сульфат

 

 

натрия

кислота

водород

 

натрия

 

 

Газообразный хлороводород, выде-

 

 

 

 

 

 

ляющийся в этой реакции, растворяют

 

 

 

 

 

 

в воде и получают хлороводородную

 

 

 

 

 

 

кислоту (рис. 118). Поскольку она об-

 

 

 

 

 

т

разуется из хлорида натрия NaCl, на-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

зываемого в быту просто «соль», то эту

 

 

 

 

 

кислоту очень часто называют «соляной

 

 

 

в

 

 

кислотой».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для получения азотной кислоты на-

 

 

с

 

 

 

гревают смесь ее соли — нитрата на-

 

 

 

 

 

Рис. 118. Получение хлороводо-

трия NaNO3 — с серной кислотой:

 

 

родной кислоты

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

2NaNO3 + H2SO4 =t

2HNO3[ + Na2SO4.

 

 

нитрат

сер

я

 

я

 

сульфат

 

 

 

зотная

 

 

натрия

кислота

 

кислота

 

натрия

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

Пары азотной кислоты, образующиеся в результате этой реакции,

охлаждают до комнатн й температурын

, и она переходит в жидкое со-

стояние.

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Взаимодействие кислотных оксидов с водой

Вы уже знаете, очто кислотные оксиды, кроме SiO2, реагируют с

водой. Это их свойство используют для получения некоторых кисло-

родсодерж щихркислот, например серной и фосфорной:

 

 

а

SO3 + H2O = H2SO4;

 

 

 

 

 

Н

оксид

вода

серная

 

 

 

 

 

серы(VI)

 

 

кислота

 

 

 

 

 

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксид

 

вода фосфорная

 

 

 

 

фосфора(V)

 

 

 

кислота

 

 

 

 

Правообладатель Народная асвета

190 Основные классы неорганических соединений

Поскольку оксид кремния SiO2 с водой не реагирует, то соответствующую ему кислоту H2SiO3 получают другими способами.

Применение кислот

а

 

т

Кислоты широко используются практически во всех сферах дея-

тельности человека — в быту, в различных о р слях промышлен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

ности, в медицине. Наибольшее применение находит серная кислота

(рис. 119).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

Так как кислоты оказывают разрушающ д йствие на кожу, бума-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

гу, ткани, обращаться с ними следует осторожно, соблюдая правила

безопасности.

 

 

 

 

 

яа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 119. Применение серной кислоты: 1 — производство химического волокна; 2 — очистка нефтепродуктов; 3 — электролит в аккумуляторах; 4 — производство минеральных удобрений; 5 — производство красителей; 6 — производство лекарств; 7 — производство моющих средств; 8 — в металлургии; 9 — химические реактивы

Правообладатель Народная асвета

Соседние файлы в папке misc