Наличием какого иона обусловлены общие свойства кислот

Классификация кислот

Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:

1) Наличие атомов кислорода в кислоте

2) Основность кислоты

Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H+, а также замещаться на атомы металла:

3) Летучесть

Кислоты обладают различной способностью улетучиваться из водных растворов.

4) Растворимость

5) Устойчивость

6) Способность к диссоциации

7) Окисляющие свойства

Химические свойства кислот

1. Способность к диссоциации

Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:

либо в таком виде: HCl = H+ + Cl—

либо в таком: HCl → H+ + Cl—

По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.

В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать  в уравнении вместо знака  две стрелки . Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:

CH3COOH  CH3COO— + H+

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов H+ :

H3PO4  H+ + H2PO4—

H2PO4—  H+ + HPO42-

HPO42-  H+ + PO43-

Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H3PO4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H2PO4— , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO42-. Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков,  вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H+.

Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:

H2SO4 2H+ + SO42-

2. Взаимодействие кислот с металлами

Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H2SO4(конц.) и HNO3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только  за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:

H2SO4(разб.) + Zn  ZnSO4 + H2

2HCl + Fe  FeCl2 + H2

Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H2SO4 (конц.) и HNO3, то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами

Кислоты реагируют с  основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:

H2SO4 + ZnO ZnSO4 + H2O

6HNO3 + Fe2O3 2Fe(NO3)3 + 3H2O

H2SiO3 + FeO ≠

4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами

HCl + NaOH H2O + NaCl

3H2SO4 + 2Al(OH)3  Al2(SO4)3 + 6H2O

5. Взаимодействие кислот с солями

Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:

H2SO4 + Ba(NO3)2 BaSO4↓ + 2HNO3

CH3COOH + Na2SO3 CH3COONa + SO2↑ + H2O

HCOONa + HCl HCOOH + NaCl

6. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот

Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).

Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4  без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной  и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.

В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого  зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.

Высокая окислительная способность концентрированной серной  и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:

7. Восстановительные свойства бескислородных кислот

Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:

4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

16HBr + 2KMnO4 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2

14НI + K2Cr2O7 3I2↓ + 2Crl3 + 2KI + 7H2O

Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.

6HI + Fe2O3 2FeI2 + I2↓ + 3H2O

2HI + 2FeCl3 2FeCl2 + I2↓ + 2HCl

Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H2S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы:

2H2S + SO2  3S↓+ 2H2O

Тест по теме: «Реакции в растворах электролитов»

Вариант 1.

1. Что такое электролитическая диссоциация?

1) процесс распада электролита на отдельные атомы; 2) самораспад вещества на отдельные молекулы; 3) процесс образования ионов; 4) процесс распада электролита на ионы при растворении или расплавлении.

2. Какое уравнение диссоциации записано правильно:

1. FeCl3 = Fe2+ + 3Cl-;

 2) FeCl3 = Fe3+ + 3Cl-;  

 3) FeCl3 = Fe3+ + 2Cl-;    

   4) FeCl3 = Fe3+ + Cl3-.

3. Процесс диссоциации азотной кислоты можно выразить уравнением:

1. HNO3 ↔ H+ + 3NO-;

2) HNO3 ↔ H+ + NO3-;  

3) HNO3 ↔ H+1 + NO3-1;                                          

       4) HNO3 ↔ 3H+ + 3NO-.

4.  Как называются электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода и анионы кислотного остатка:

1) кислоты; 2) основания; 3) соли; 4) оксиды.

5.   Все общие свойства оснований обусловлены наличием:

1) катионов водорода; 2) катионов металлов; 3) анионов кислотного остатка; 4) гидроксид анионов.

6. Что обозначает выражение «степень диссоциации кислоты равна 25%»:

1) 25% всех молекул кислоты не диссоциируют на ионы; 2) 25% всех молекул кислоты диссоциируют на ионы; 3) 25% всех частиц в растворе кислоты – ионы; 4) 25% всех частиц в растворе кислоты – молекулы.

7. Электролиты – это:

1. оксиды, растворимые в воде; 2) вода; 3) кислоты, соли и основания растворимые в воде;

 4) кислоты, соли и основания нерастворимые в воде.

8. Кислотная среда раствора определяется:

1) катионом водорода Н+; 2) гидроксид анионом ОН-; 3) наличием обоих ионов одновременно   Н+ОН-; 4) другим ионом.

9. Индикатор – это вещество, которое при взаимодействии с данным веществом:

1) образует осадок; 2) образует воду; 3) образует газ; 4) изменяет цвет.

10. Для определения наличия в растворе сульфат аниона SO42− необходимо добавить раствор содержащий:

1) катион алюминия Al3+; 2) карбонат анион CO32−; 3) катион водорода H+; 4) катион бария Ba2+.

11. По таблице растворимости определите, какое из перечисленных веществ относится к неэлектролитам:

1) NaOH; 2) CuSO4; 3) Mg(OH)2;  4) HCl.

12. Нейтральная среда раствора определяется:

1) катионом водорода Н+; 2) гидроксид анионом ОН-; 3) наличием обоих ионов одновременно   Н+ОН-; 4) другим ионом.

13. Фенолфталеин в щелочной среде приобретает окраску:

1) красную; 2) малиновую; 3) синюю; 4) фиолетовую.

14. Для определения наличия в растворе карбонат аниона СО32− необходимо добавить раствор содержащий:

1) катион водорода Н+; 2) карбонат анион CO32−; 3) катион серебра Ag+; 4) катион бария Ba2+.

15. Какая из данных кислот является сильным электролитом:

1) серная; 2) кремневая; 3) угольная; 4) фосфорная.

!6. Напишите реакцию ионного обмена для веществ:

                 FeCl3 + NaOН =

Тест №7      Тема: «Реакции в растворах электролитов»

Вариант 2.

1. Какие вещества называются кристаллогидратами:

1) твёрдые вещества, в состав которых входит химически связанная вода; 2) твёрдые вещества растворимые в воде; 3) твёрдые вещества нерастворимые в воде; 4) твёрдые вещества, реагирующие с водой.

2. Какое уравнение диссоциации записано правильно:

1) Cu(NO3)2 = Cu2+ + NO6−;   2) Cu(NO3)2 = Cu2+ + 6NO-;   3) Cu(NO3)2 = 2Cu2+ + NO3-;                  

 4) Cu(NO3)2 = Cu2+ + 2NO3-;  

3. Процесс диссоциации гидроксида кальция можно выразить уравнением:

1) Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + OH-;   2) Ca(OH)2 ↔ Ca+2 + OH-;   3) Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH-;                                 4) Ca(OH)2 ↔ Ca+2 + OH-1.

4. Как называются электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металла и анионы кислотного остатка:

1) кислоты; 2) основания; 3) соли; 4) оксиды.

5. Все общие свойства кислот обусловлены наличием:

1) катионов водорода; 2) катионов металлов; 3) анионов кислотного остатка; 4) гидроксид анионов.

6. Что обозначает выражение «степень диссоциации гидроксида натрия равна 40%»:

1) 40% всех молекул гидроксида натрия не диссоциируют на ионы; 2) 40% всех молекул гидроксида натрия диссоциируют на ионы; 3) 40% всех частиц в растворе гидроксида натрия – ионы; 4) 40% всех частиц в растворе гидроксида натрия – молекулы.

7. По таблице растворимости определите, какое из перечисленных веществ относится к электролитам:

1) NaCl; 2) Cu(OH)2;  3) CaCO3;  4) H2SiO3.

8. Щелочная среда раствора определяется:

1) катионом водорода Н+; 2) гидроксид анионом ОН-; 3) наличием обоих ионов одновременно   Н+ОН-; 4) другим ионом.

9. Для определения кислотной среды удобно пользоваться индикаторами:

1) фенолфталеином и лакмусом; 2) метилоранжем и фенолфталеином; 3) универсальным, лакмусом и метилоранжем; 4) универсальным и фенолфталеином.

10. Для определения наличия в растворе хлорид аниона Cl− необходимо добавить раствор содержащий:

1) катион алюминия Al3+; 2) карбонат анион CO32−; 3) катион серебра Ag+; 4) катион бария Ba2+.

11. Если вещество является электролитом, то в таблице растворимости оно обозначено буквой:

1) М;  2) Н;  3) ?;   4) Р.

12. Сколько сред раствора существует:

1) две; 2) три; 3) четыре; 4) пять.

13. Для определения щелочной среды удобно пользоваться индикаторами:

1) лакмусом; 2) метилоранжем; 3) универсальным, лакмусом и метилоранжем; 4) универсальным и фенолфталеином.

14. Для определения наличия в растворе катиона серебра Ag+ необходимо добавить раствор содержащий:

1) катион водорода Н+; 2) хлорид анион Cl−; 3) катион серебра Ag+; 4) катион бария Ba2+.

15. Какая из данных кислот является слабым электролитом:

1) серная; 2) соляная; 3) азотная; 4) угольная.

Ответы. Тема: «ТЭД»

1 вариант

2 вариант