Какими свойствами обладают кислоты
Кислоты (неорганические, минеральные) — это сложные соединения состоящие из катиона водорода (H+) и аниона кислотного остатка(SO32-, SO42-, NO3— и т.д).
Кислотам дали такое название не просто так. Большинство из них имеют кислый вкус. С некоторыми из них знаком каждый из вас. Это, например, уксусная кислота, которая есть в каждом доме, аскорбиновая кислота (она же витамин C), лимонная кислота и т.д. Но не стоит все кислоты пробовать на вкус. Кислоты являются очень едкими веществами. Даже всем нам привычная и известная аскорбиновая кислота в большой концентрации будет вредна нашему организму. А от более сильных кислот — серной, соляной и даже уксусной — можно получить очень сильные ожоги, вплоть до летального исхода. Поэтому при работе с кислотами нужно быть осторожными, а также соблюдать технику безопасности!!!
Таблица названий некоторых кислот и их солей
| Название кислоты | Формула | Название соли |
|---|---|---|
| Серная | H2SO4 | Сульфат |
| Сернистая | H2SO3 | Сульфит |
| Сероводородная | H2S | Сульфид |
| Соляная (хлористоводородная) | HCl | Хлорид |
| Фтороводородная (плавиковая) | HF | Фторид |
| Бромоводородная | HBr | Бромид |
| Йодоводородная | HI | Йодид |
| Азотная | HNO3 | Нитрат |
| Азотистая | HNO2 | Нитрит |
| Ортофософорная | H3PO4 | Фосфат |
| Угольная | H2CO3 | Карбонат |
| Кремниевая | H2SiO3 | Силикат |
| Уксусная | CH3COOH | Ацетат |
Классификация кислот
| По содержанию кислорода | |
|---|---|
| Кислородсодержащие (H2SO4) | Бескислородные (HCl) |
| По количеству содержащихся катионов водорода (H+) | ||
|---|---|---|
| Одноосновные (HCl) | Двухосновные (H2SO4) | Трёхосновные (H3PO4) |
Понятие «одноосновная кислота» произошло по причине того, что для нейтрализации одной молекулы одноосновной кислоты нам понадобится одна молекула основания. для двухосновной — соответственно две молекулы и т. д.
| По растворимости (в воде) | |
|---|---|
| Растворимые (HCl) | Нерастворимые (H2SiO3) |
| По силе (степени диссоциации) | |
|---|---|
| Сильные (H2SO4) | Слабые (CH3COOH) |
| По летучести | |
|---|---|
| Летучие (H2S) | Нелетучие (H2SO4) |
| По устойчивости | |
|---|---|
| Устойчивые (H2SO4) | Неустойчивые (H2CO3) |
Свойства кислот
Изменение цвета индикаторов в кислой среде
| Индикатор | Нейтральная среда | Кислая среда |
|---|---|---|
| Метилоранж | оранжевый | красный |
| Лакмус | фиолетовый | красный |
| Фенолфталеин | бесцветный | бесцветный |
| Бромтимоловый синий | зеленый | желтый |
| бромкрезоловый зеленый | синий | желтый |
Химические свойства кислот
- Взаимодействие с металлами (в ряду активности находящихся до водорода), протекает с выделением газообразного водорода и образованием солей:
H2SO4 + 2Na → Na2SO4 + H2↑
Металлы, находящиеся в ряду активности после водорода, не вступают в реакцию с кислотой (кроме концентрированной серной кислоты).
Азотная и концентрированная серная кислоты проявляют свойства окислителей, и продукты реакций будут зависеть от концентрации, температуры и природы восстановителя.
- Взаимодействуют с оксидами основных и амфотерных металлов с образованием солей и воды:
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
- С основаниями, с образованием солей и воды (так называемая реакция нейтрализации):
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
- Кислоты могут взаимодействовать с солями, если в результате реакции будет образовываться нерастворимая соль, или выделяться газ:
H2SO4 + K2CO3 → K2SO4 + H2O + CO2↑
- Сильные кислоты могут вытеснять из солей более слабые кислоты:
3H2SO4 + 2K3PO4 → 3K2SO4 + H3PO4
Получение кислот
- Взаимодействие кислотного оксида с водой:
H2O + SO3 →H2SO4
- Взаимодействие водорода и неметалла:
H2 + Cl2 → 2HCl
- Вытеснение слабой кислоты из солей, более сильной кислотой:
3H2SO4 + 2K3PO4 → 3K2SO4 + H3PO4
Применение кислот
В настоящее время, минеральные и органические кислоты находят множество сфер применения.
Серная кислота (H2SO4), находит широкое применение в химической технологии, для производства лакокрасочных материалов, производстве минеральных удобрений, в пищевой промышленности (пищевая добавка Е513), в качестве электролита в производстве аккумуляторных батарей.
Раствор двухромовокислого калия в серной кислоте (хромовая смесь) используются в лабораториях для мытья химической посуды. Являясь сильным окислителем, хромка позволяет отмывать посуду от следов загрязнений органическими веществами. Так же, хромовая смесь используется в органическом синтезе.
Борная кислота (H3BO3) используется в медицине как антисептик, в качестве флюса при пайке металлов, как борсодержащее удобрение, в домашнем хозяйстве используется как средство от тараканов.
Широко известны в домашнем использовании при выпечке уксусная и лимонная кислоты. Также в быту их используют для удаления накипи.
Знакомая всем с детства аскорбиновая кислота, более известная в народе как витамин С, применяется при лечении простудных заболеваний.
Азотная кислота (HNO3) находит применение при производстве взрывчатых веществ, при производстве минеральных азотсодержащих удобрений (аммиачная, калиевая селитра), в производстве лекарственных средств (нитроглицерин).
Кислоты — сложные вещества, состоящие из одного или
нескольких атомов водорода, способных замещаться на атома металлов, и кислотных
остатков.
Классификация
кислот
1.
По числу атомов водорода: число атомов водорода (n) определяет основность кислот:
n
= 1 одноосновная
n
= 2 двухосновная
n
= 3 трехосновная
2.
По составу:
а) Таблица кислородсодержащих кислот, кислотных остатков и
соответствующих кислотных оксидов:
Кислота (НnА) | Кислотный остаток | Соответствующий кислотный оксид |
H2SO4 серная | SO4 (II) сульфат | SO3 оксид |
HNO3 азотная | NO3 (I) нитрат | N2O5 оксид азота |
HMnO4 марганцевая | MnO4 (I) перманганат | Mn2O7 оксид марганца |
H2SO3 сернистая | SO3 (II) сульфит | SO2 оксид |
H3PO4 ортофосфорная | PO4 (III) ортофосфат | P2O5 оксид |
HNO2 азотистая | NO2 (I) нитрит | N2O3 оксид |
H2CO3 угольная | CO3 (II) карбонат | CO2 оксид углерода |
H2SiO3 кремниевая | SiO3 (II) силикат | SiO2 оксид |
НСlO хлорноватистая | СlO (I) гипохлорит | Сl2O оксид хлора (I) |
НСlO2 хлористая | СlO2 (I) хлорит | Сl2O3оксид хлора (III) |
НСlO3 хлорноватая | СlO3 (I) хлорат | Сl2O5 оксид хлора (V) |
НСlO4 хлорная | СlO4 (I) перхлорат | Сl2O7оксид хлора (VII) |
б) Таблица бескислородных кислот
Кислота (НnА) | Кислотный остаток (А) |
HCl соляная, хлороводородная | Cl (I) хлорид |
H2S сероводородная | S(II) сульфид |
HBr | Br (I) бромид |
HI йодоводородная | I(I) йодид |
HF | F(I) фторид |
Физические
свойства кислот
Многие кислоты,
например серная, азотная, соляная – это бесцветные жидкости. известны также
твёрдые кислоты: ортофосфорная, метафосфорная HPO3,
борная H3BO3.
Почти все кислоты растворимы в воде. Пример нерастворимой кислоты – кремниевая H2SiO3.
Растворы кислот имеют кислый вкус. Так, например, многим плодам придают кислый
вкус содержащиеся в них кислоты. Отсюда названия кислот: лимонная, яблочная и
т.д.
Способы
получения кислот
бескислородные | кислородсодержащие |
HCl, HBr, HI, HF, | HNO3, H2SO4и другие |
ПОЛУЧЕНИЕ | |
1. Прямое взаимодействие неметаллов H2 + Cl2 = 2 HCl | 1. Кислотный оксид + вода = кислота SO3 + H2O = H2SO4 |
2. Реакция обмена между солью и менее 2 NaCl (тв.) + H2SO4(конц.) = Na2SO4 + 2HCl | |
Химические
свойства кислот
1. Изменяют окраску индикаторов
Видео «Действие кислот на индикаторы»
Название индикатора | Нейтральная среда | Кислая среда |
Лакмус | Фиолетовый | Красный |
Фенолфталеин | Бесцветный | Бесцветный |
Метилоранж | Оранжевый | Красный |
Универсальная индикаторная бумага | Оранжевая | Красная |
2.Реагируют с металлами в ряду активности до H2
(искл. HNO3 –азотная кислота)
Видео «Взаимодействие кислот с металлами»
Ме + КИСЛОТА =СОЛЬ + H2↑
(р. замещения)
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2
3. С основными (амфотерными) оксидами – оксидами металлов
Видео «Взаимодействие оксидов металлов с кислотами»
МехОу + КИСЛОТА=
СОЛЬ + Н2О (р. обмена)
CuO + H2SO4 = Cu SO4 + H2O
4. Реагируют с основаниями – реакция нейтрализации
КИСЛОТА + ОСНОВАНИЕ= СОЛЬ+ H2O (
р. обмена)
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
5. Реагируют с солями слабых, летучих кислот — если образуется кислота,
выпадающая в осадок или выделяется газ:
2 NaCl (тв.) + H2SO4(конц.) = Na2SO4 + 2HCl↑ ( р. обмена)
Сила кислот убывает в ряду:
HI > HClO4
> HBr > HCl > H2SO4 > HNO3 >
HMnO4 > H2SO3 > H3PO4
> HF > HNO2 >H2CO3 > H2S
> H2SiO3 .
Каждая предыдущая кислота может вытеснить из соли последующую
Видео «Взаимодействие кислот с солями»
6. Разложение кислородсодержащих кислот при нагревании
( искл. H2SO4 ; H3PO4 )
КИСЛОТА = КИСЛОТНЫЙ ОКСИД + ВОДА (р.
разложения )
Запомните! Неустойчивые
кислоты (угольная и сернистая) – разлагаются на газ и воду:
H2CO3 ↔
H2O + CO2↑
H2SO3
↔ H2O + SO2↑
Сероводородная кислота в продуктах выделяется в виде газа:
СаS + 2HCl = H2S↑ + CaCl2
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
№1. Распределите химические формулы кислот в таблицу. Дайте им названия:
LiOH, Mn2O7, CaO, Na3PO4, H2S, MnO, Fe(OH)3, Cr2O3, HI , HClO4 ,HBr , CaCl2, Na2O, HCl , H2SO4 , HNO3 , HMnO4 , Ca(OH)2, SiO2, H2SO3 , Zn(OH)2, H3PO4 , HF , HNO2 ,H2CO3 , N2O, NaNO3,H2S , H2SiO3
Кислоты | ||||||
Бес-кисло- родные | Кислород- содержащие | растворимые | нераст-воримые | одно- основные | двух-основные | трёх-основные |
№2.
Составьте уравнения реакций:
Ca
+ HCl
Na
+ H2SO4
Al
+ H2S
Ca
+ H3PO4
Назовите продукты реакции.
№3.
Составьте уравнения реакций, назовите продукты:
Na2O + H2CO3
ZnO + HCl
CaO + HNO3
Fe2O3
+ H2SO4
№4.
Составьте уравнения реакций взаимодействия кислот с основаниями и солями:
KOH + HNO3
NaOH + H2SO3
Ca(OH)2 + H2S
Al(OH)3 + HF
HCl + Na2SiO3
H2SO4
+ K2CO3
HNO3 + CaCO3
Назовите
продукты реакции.
ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр №1. «Формулы и названия кислот»
Тренажёр №2. » Установление соответствия:
формула кислоты — формула оксида»
Тренажёр №3. «Действие кислот на индикаторы»
Тренажёр №4. «Классификация кислот по наличию
кислорода в кислотном остатке»
Тренажёр №5. «Классификация кислот по
основности»
Тренажёр №6. «Классификация кислот по
растворимости в воде»
Тренажёр №7. «Классификация кислот по стабильности»
Техника безопасности — Оказание первой помощи при
попадании кислот на кожу
Техника безопасности — Правила техники безопасности
при работе с кислотами файл
Техника безопасности — Правило разбавления
концентрированной серной кислоты водой
Немного теории
Кислоты
Кислоты ― это сложные
вещества, образованные атомами водорода, способными замещаться на атомы металла и кислотными остатками.
Кислоты — это электролиты, при диссоциации
которых образуются только катионы водорода и анионы кислотных остатков.
Классификация кислот
Классификация кислот по составу
Кислородсодержащие кислоты | Бескислородные кислоты |
H2SO4 серная кислота H2SO3 сернистая кислота HNO3 азотная кислота H3PO4 фосфорная кислота H2CO3 угольная кислота H2SiO3 кремниевая кислота | HF фтороводородная кислота HCl хлороводородная кислота (соляная кислота) HBr бромоводородная кислота HI иодоводородная кислота H2S сероводородная кислота |
Классификация кислот по числу атомов водорода
К И С Л О Т Ы | ||
Одноосновные | Двухосновные | Трехосновные |
HNO3 азотная HF фтороводородная HCl хлороводородная HBr бромоводородная HI иодоводородная | H2SO4 серная H2SO3 сернистая H2S сероводородная H2CO3 угольная H2SiO3 кремниевая | H3PO4 фосфорная |
Классификация кислот на сильные и слабые кислоты.
Сильные кислоты | Слабые кислоты |
HI иодоводородная HBr бромоводородная HCl хлороводородная H2SO4 серная HNO3 азотная | HF фтороводородная H3PO4 фосфорная H2SO3 сернистая H2S сероводородная H2CO3 угольная H2SiO3 кремниевая |
Химические свойства кислот
- Взаимодействие с основными оксидами с образованием соли и воды:
- Взаимодействие с амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
- Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):
- Взаимодействие с солями, если выпадает осадок или выделяется газ:
- Сильные кислоты вытесняют более слабые из их солей:
(в данном случае образуется неустойчивая угольная кислота , которая сразу же распадается на воду и углекислый газ)
- С азотной кислотой и концентрированной серной кислотами реакция идёт иначе:
- Кислоты диссоциируют с образованием катиона водорода, что приводит к изменению окраски индикаторов:
— лакмус становится красным
— метилоранж становится красным.
1. водород+неметалл
H2+ S → H2S
2. кислотный оксид+вода
P2O5
+ 3H2O→2H3PO4
Исключение:
2NO2
+ H2O→HNO2 + HNO3
SiO2 + H2O —не реагирует
3. кислота+соль
В продукте реакции должен
образовываться осадок, газ или вода. Обычно более сильные кислоты вытесняют
менее сильные кислоты из солей. Если соль нерастворима в воде, то она реагирует
с кислотой, если образуется газ.
Na2CO3
+ 2HCl→2NaCl + H2O + CO2↑
K2SiO3
+ H2SO4→K2SO4 + H2SiO3↓
Основания (осно́вные гидрокси́ды) — сложные вещества, которые состоят из атомов металла или иона аммония и гидроксогруппы (-OH). В водном растворе диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН−. Название основания обычно состоит из двух слов: «гидроксид металла/аммония». Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами.
1. По растворимости в воде.
Растворимые основания
(щёлочи): гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид бария Ba(OH)2, гидроксид стронция Sr(OH)2, гидроксид цезия CsOH, гидроксид рубидия RbOH.
Практически нерастворимые основания
: Mg(OH)2, Ca(OH)2, Zn(OH)2, Cu(OH)2
Деление на растворимые и нерастворимые основания практически полностью совпадает с делением на сильные и слабые основания, или гидроксиды металлов и переходных элементов
2. По количеству гидроксильных групп в молекуле.
— Однокислотные (гидроксид натрия NaOH)
— Двукислотные (гидроксид меди(II) Cu(OH)2)
— Трехкислотные (гидроксид железа(III) In(OH)3)
3. По летучести.
— Летучие: NH3
— Нелетучие: щёлочи, нерастворимые основания.
4. По стабильности.
— Стабильные: гидроксид натрия NaOH, гидроксид бария Ba(OH)2
— Нестабильные: гидроксид аммония NH3·H2O (гидрат аммиака).
5. По степени электролитической диссоциации.
— Сильные (α > 30 %): щёлочи.
— Слабые (α < 3 %): нерастворимые основания.
- Взаимодействие сильноосновного оксида с водой позволяет получить сильное основание или щёлочь.
Слабоосновные и амфотерные оксиды с водой не реагируют, поэтому соответствующие им гидроксиды таким способом получить нельзя.
- Гидроксиды малоактивных металлов получают при добавлении щелочи к растворам соответствующих солей. Так как растворимость слабоосновных гидроксидов в воде очень мала, гидроксид выпадает из раствора в виде студнеобразной массы.
- Также основание можно получить при взаимодействия щелочного или щелочноземельного металла с водой.
- Гидроксиды щелочных металлов в промышленности получают электролизом водных растворов солей:
- Некоторые основания можно получить обменными реакциями:
- В водных растворах основания диссоциируют, что изменяет ионное равновесие:
это изменение проявляется в цветах некоторых
кислотно-основных индикаторов:
лакмус становится синим,
метилоранж — жёлтым,
фенолфталеин приобретает цвет фуксии.
- При взаимодействии с кислотой происходит реакция нейтрализации и образуется соль и вода:
Примечание:
реакция не идёт, если и кислота и основание слабые.
- При избытке кислоты или основания реакция нейтрализации идёт не до конца и образуются кислые или осно́вные соли, соответственно:
- Растворимые основания могут реагировать с амфотерными гидроксидами с образованием гидроксокомплексов:
- Основания реагируют с кислотными или амфотерными оксидами с образованием солей:
- Растворимые снования вступают в обменные реакции с растворимыми солями:
Нерастворимые основания при нагреве разлагаются:
Кислоты – это класс химических соединений, в которых есть атом водорода и кислотный остаток. Напомню, что кислоты делятся на одно-, двух- и трёхосновные (основность определяется числом атомов водорода) и на кислородсодержащие и бескислородные (а это можно узнать, взглянув на кислотный остаток). А сейчас пришло время узнать, как ведут себя кислоты в химических реакциях.
Фото: cornellasap.org
Химические свойства кислот
1. Взаимодействие с металлами
Кислоты могут реагировать с некоторыми металлами. Чтобы узнать, с какими именно металлами могут взаимодействовать металлы, нам понадобится воспользоваться электрохимическим рядом активности металлов (также его называют электрохимическим рядом напряжений металлов). Ряд активности металлов относится к числу справочных материалов, учить наизусть его нет необходимости, поскольку обычно он представлен в учебнике химии или висит в классе химии. Выглядит он следующим образом:
Фото: из открытых источников
Найдите в ряду водород и запомните, что
металлы, стоящие в ряду напряжений ДО водорода (левее водорода), реагируют с кислотами с образованием соли и газообразного водорода, металлы, стоящие ПОСЛЕ (правее) водорода, с кислотами не реагируют.
Пример 1.
Будет ли серная кислота реагировать с цинком? Если будет, напишите уравнение реакции.
Для ответа на первый вопрос найдём в ряду активности металлов цинк. Он стоит левее водорода, следовательно, взаимодействие будет. Записываем уравнение:
Zn + Н2SO4 = ZnSO4 + H2
Пример 2.
Будет ли соляная кислота реагировать с алюминием? Если будет, напишите уравнение реакции.
Алюминий находится в ряду активности до водорода, поэтому реакция будет. Уравнение выглядит так:
Al + 6HCl = 2AlCl3 +3 H2
Пример 3.
Будет ли фосфорная кислота реагировать с серебром? Если будет, напишите уравнение реакции.
Серебро стоит в ряду активности металлов правее водорода, поэтому взаимодействия между фосфорной кислотой и серебром не будет.
2. Взаимодействие с оксидами.
Кислоты реагируют с основными оксидами (оксидами металлов) с образованием солей и воды. С кислотными оксидами (оксидами неметаллов) кислоты не реагируют.
Пример.
Запишите уравнение реакции между оксидом натрия и сернистой кислотой.
Na2O + H2SO3 = Na2SO3 + H2O
В данном случае мы наблюдаем реакцию обмена, когда два исходных реагента поменялись составными частями. В результате реакции между основным оксидом и кислотой всегда образуется соль и вода.
3. Взаимодействие с основаниями.
При взаимодействии кислот с основании также протекает реакция обмена, в результате которой образуются соль и вода.
Пример.
Запишите уравнение реакции между гидроксидом магния и азотной кислотой.
Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O
С другими кислотами кислоты не реагируют.
Также напомню, что существует особая группа гидроксидов – амфотерные. Они могут вести себя в зависимости от условий как основания или как кислоты.
Амфотерные гидроксиды при взаимодействии с кислотами ведут себя как основания и реагируют с кислотами с образованием соли и воды.
И это нужно запомнить.
Пример.
Запишите уравнение реакции между амфотерным гидроксидом железа (III) и соляной кислотой.
Как сказано чуть выше, с кислотами амфотерные гидроксиды реагируют как основания с образованием соли и воды, то есть здесь будет следующая реакция:
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
4. Взаимодействие с солями.
Кислоты могут реагировать с солями, если соль образована более слабой кислотой (к числу слабых относятся, например, угольная H2CO3 и сернистая H2SO3).
Пример.
Запишите уравнение реакции между карбонатом натрия и серной кислотой.
Карбонат – соль угольной кислоты, поэтому уравнение выглядит так:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3.
Угольная кислота довольно нестойкая в обычных условиях и разлагается на углекислый газ и воды (особенно активно при повышении температуры) по такой схеме:
H2CO3 = H2O + CO2.
Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.