2.3.4. Получение кислот

Бескислородные кислоты получают из простых веществ или из солей этих кислот. Например, хлороводородную (соляную) кислоту в настоящее время кислоту получают при реакции водорода с хлором

H₂ + Cl₂ = 2HCl,

а раньше ее получали из поваренной соли (отсюда название: соляная кислота):

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl

Среди кислородосодержащих кислот особое значение имеют серная, азотная, и ортофосфорные кислоты, которые в химической промышленности получают в больших количествах.

Сырьём для получения серной кислоты является природное соединение пирит, формула которого FeS₂. В начале его сжигают, получая оксид серы (IV):

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

На следующей стадии технологического процесса оксид серы (IV) окисляется до SO₃:

2SO₂ + O₂ 2SO₃,

из которого на последней стадии процесса получают серную кислоту:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

В производстве азотной кислоты сначала получают аммиак

3H₂ + N₂ 2NH₃,

который затем окисляется до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O

Оксид азота (II) самопроизвольно окисляется до оксида азота (IV):

2NO + O₂ = 2NO₂,

из которого получают азотную кислоту:

2NO + O₂ + H₂O = 4HNO₃

Ортофосфорную кислоту, которая используется в производстве фосфорных удобрений, получают из природного соединения, ортофосфата кальция(фосфорита):

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

2.4. Соли

2.4.1. Состав и классификация солей

Солями называются соединения, состоящие из катионов металлов (или аммония) и анионов – кислотных остатков: KCl, Na₂SO₄, K₃PO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄ и т.д.

Соли можно рассматривать как продукты взаимодействия кислот с основаниями (хотя способ получения может быть другим – см. п.4.4), при этом могут получаться нормальные, кислые и оснóвные соли.

Нормальные соли образуются в том случае, когда количеств кислоты и основания достаточно для полного взаимодействия:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + H₂O

Кислые соли образуются при недостатке основания, когда катионов металла в составе основания недостаточно для замещения всех катионов водорода в молекуле кислоты:

H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O

H₃PO₄ + KOH = KH₂PO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 2KOH = K₂HPO₄ + 2H₂O

В кислых солях в составе кислотных остатков содержится водород. Кислые соли возможны для многоосновных кислот и невозможны для одноосновных.

Оснóвные соли образуются при избытке основания, когда анионов кислотных остатков недостаточно для полного замещения всех гидроксогрупп в основании:

Al(OH)₃ + HCl = Al(OH)₂Cl + H₂O

Al(OH)₃ + 2HCl = AlOHCl₂ + H₂O

В оснóвных солях содержатся гидроксогруппы. Оснóвные соли возможны для металлов с валентностью II и выше и невозможны для одновалентных металлов.

Некоторые оснóвные соли самопроизвольно разлагаются с выделением воды; при этом образуются оксосоли, например:

Sb(OH)₂Cl = Sb OCl + H₂O

Bi(OH)₂NO₃ = BiO NO₃ + H₂O

Оксосоли обладают всеми свойствами оснóвных солей.

Многие соли в твёрдом состоянии являются кристалогидратами, т.е. содержат в своём составе химически связанную воду, например: CuSO₄∙5H₂O, FeSO₄∙7H₂O, BaCl₂∙2H₂O и т.д.

Таким образом, по составу (и химическим свойствам, которые зависят от состава) соли подразделяются на пять типов: нормальные, кислые, оснóвные, оксосоли и кристаллогидраты.

Существует также классификация солей по растворимости в воде и по типу гидролиза. Они рассматриваются в 4-й главе данного пособия.