§25. Кислоты, их классификация и химические свойства

Вопрос в начале параграфа

✓ Вспомните названия изученных кислот, их состав и классификацию. Какая часть молекул кислот определяет их общие химические свойства?

Ответ:

Общие химические свойства кислот определяют атомы водорода.
Кислоты − это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.
Классификация кислот:
1) по основности (числу атомов водорода в молекуле, способных замещаться на металл кислόты) кислоты делят на одноосновные, двухосновные и трёхосновные;
2) по наличию кислорода − кислородсодержащие и бескислородные;
3) по растворимости − растворимые и нерастворимые;
4) по летучести − летучие и нелетучие;
5) по стабильности − стабильные и нестабильные.

Лабораторный опыт 22

1. В одну пробирку опустите гранулу цинка, в другую − кусочек меди и добавьте по 2−3 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Объясните результат наблюдения. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Цинк − Zn
Медь − Cu
Соляная кислота − HCl
Запишем уравнения химических реакций:
Zn + 2HCl= $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$
Cu + HCl = реакция не идет, так как медь − это металл после водорода.
В пробирке с цинком наблюдается выделение пузырьков газа − водорода, а в пробирке с медью нет признаков реакции.

Лабораторный опыт 23

1. В пробирку с раствором карбоната натрия (1−2 мл) добавьте такой же объём соляной кислоты. Что наблюдаете? В пробирку с соляной кислотой добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Карбонат натрия − $Na_{2}$ $CO_{3}$
Соляная кислота − HCl
Нитрат серебра − $AgNO_{3}$
Запишем уравнения химических реакций:
$Na_{2}$ $CO_{3}$ + 2HCl = 2NaCl + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O
Наблюдается выделение пузырьков газа − это углекислый газ.
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl↓ + $HNO_{3}$
Наблюдается образование белого творожистого осадка − хлорида серебра.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение кислотам, исходя из их состава.

Ответ:

Кислоты − это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.

2. Предложите классификацию кислот по различным признакам.

Ответ:

Кислоты можно классифицировать по следующим признакам:
1. Наличие кислорода: кислородосодержащие (например, $H_{2}$ $SO_{4}$ ) и бескислородные (например, HCl).
2. Основность: одноосновные (например, HCl), двухосновные (например, $H_{2}$ $SO_{4}$) , трехосновные (например, $H_{3}$ $PO_{4}$).
3. Растворимость: растворимые (например, $H_{2}$ $SO_{4}$) и нерастворимые (например, $H_{2}$ $SiO_{3}$).
4. Летучесть: летучие (например, HCl) и нелетучие (например, $H_{2}$ $SO_{4}$).
5. Стабильность: стабильные (например, $H_{3}$ $PO_{4}$) и нестабильные (например, $H_{2}$ $CO_{3}$).

3. Как образуются названия кислот?

Ответ:

Рассмотрим общий способ образования названий кислот.
Бескислородные кислоты: неметалл−о−водородная кислота
Например: HCl − хлороводородная кислота; $H_{2}$S − сероводородная кислота
Кислородсодержащие кислоты: неметалл−ист(н)−ая кислота
Например: $HNO_{2}$ − азотистая кислота; $HNO_{3}$ − азотная кислота.

4. Какими общими свойствами обладают кислоты?

Ответ:

Общие свойства кислот:
• кислый вкус,
• действие на индикаторы,
• взаимодействие с металлами, основными оксидами, основаниями и солями.
Общие свойства кислот определяются наличием в составе их молекул атомов водорода.

5. Какие условия необходимо соблюдать для протекания реакций кислот с металлами и солями?

Ответ:

Взаимодействие кислот с металлами происходит при соблюдении ряда условий:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$
1) металл должен находиться левее водорода в особом ряду, который называется рядом активности металлов (электрохимическим рядом напряжений металлов):
Li, K, Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Cr, Zn, Fe, Sn, Pb, $H_{2}$, Cu, Hg, Ag, Au
2) в результате реакции должна образоваться растворимая соль, т. к. в противном случае она покроет металл плёнкой и доступ кислоты к поверхности металла прекратится;
3) по−особому, не образуя водорода, взаимодействуют с металлами концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации.
С солями кислоты взаимодействуют, если в результате реакции образуется осадок или газ, например:
$BaCl_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $BaSO_{4}$↓ + 2HCl
$Na_{2}$ $CO_{3}$ + 2$HNO_{3}$ = 2$NaNO_{3}$ + $H_{2}$O + $CO_{2}$↑

Примените свои знания

6. Исходя из принципов классификации кислот, дайте полную характеристику азотной и фосфорной кислотам.

Ответ:

Полная характеристика азотной кислоты $HNO_{3}$:
1) кислородосодержащая
2) одноосновная
3) растворимая
4) нелетучая
5) стабильная
Полная характеристика фосфорной кислоты $H_{3}$ $PO_{4}$:
1) кислородосодержащая
2) трехосновная
3) растворимая
4) нелетучая
5) стабильная

7. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
$Cl_{2}$ → HCl → NaCl → AgCl

Ответ:

$Cl_{2}$ → HCl → NaCl → AgCl
Уравнения реакций:
1) $Cl_{2}$ + $H_{2}$ = 2HCl
2) HCl + NaOH = NaCl + $H_{2}$O
3) NaCl + $AgNO_{3}$ = $NaNO_{3}$ + AgCl

8. На полную нейтрализацию 110 г раствора серной кислоты потребовалось 80 г 10 %−ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю кислоты в исходном растворе.

Ответ:

Дано:
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 110 г
$m_{р-ра}$ (NaOH) = 80 г
ω(NaOH) = 10%
Найти: ω($H_{2}$ $SO_{4}$) − ?
Решение:
Уравнение реакции:
$H_{2}$ $SO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2 $H_{2}$O
n(NaOH) = m : M
$m_{в-ва}$ (NaOH) = $m_{р-ра}$ (NaOH) * ω
$m_{в-ва}$ (NaOH) = 80 г * 0,1 = 8 г
n(NaOH) = 8 г : 40 г/моль = 0,2 моль
n($H_{2}$ $SO_{4}$) = 0,5 * n(NaOH)
n($H_{2}$ $SO_{4}$) = 0,5 * 0,2 моль = 0,1 моль
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = n * M = 0,1 моль * 98 г/моль = 9,8 г
ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = 9,8 г : 110 г * 100% = 8,9%
Ответ: ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = 8,9%.

9. Выведите формулу кислоты, если известно, что в её состав входят 2,13 % водорода, 29,79 % азота и 68,08 % кислорода.

Ответ:

Дано:
ω(H) = 2,13%
ω(N) = 29,79%
ω(O) = 68,08%
Найти: формула − ?
Решение:
n(H) = ω(H) : Ar = 2,13% : 1 = 2,13
n(N) = ω(N) : Ar = 29,79% : 14 = 2,13
n(O) = ω(O) : Ar = 68,08% : 16 = 4,255
n(H) : n(N) : n(O) = 1 : 1 : 2
$HNO_{2}$ − формула кислоты
Ответ: $HNO_{2}$.

10. К 980 мл 40 %−ного раствора серной кислоты (плотность 1,3 г / мл) добавили 120 мл воды. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Ответ:

Дано:
V($H_{2}$ $SO_{4}$) = 980 мл
ω = 40%
p = 1,3 г/мл
V($H_{2}$O) = 120 мл
Найти: $ω_{в\;пол.р-ре}$ − ?
Решение:
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = V($H_{2}$ $SO_{4}$) * p
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 980 мл * 1,3 г/мл = 1274 г
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = $m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) * ω
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = 1274 г * 0,4 = 509,6 г
m($H_{2}$O) = V * p = 120 мл * 1г/мл = 120 г
$ω_{в\;пол.р-ре}$ = m($H_{2}$ $SO_{4}$) : ($m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) + m($H_{2}$O)) * 100%
$ω_{в\;пол.р-ре}$ = 509,6 г : (1274 г + 120 г) * 100% = 36,6%
Ответ: массовая доля кислоты в полученном растворе − 36,6%.

11. С какими из перечисленных веществ будет реагировать соляная кислота: азот, железо, оксид кальция, серная кислота, гидроксид алюминия, сульфат натрия, нитрат серебра? Напишите уравнения возможных реакций.

Ответ:

Соляная кислота будет реагировать с железом, оксидом кальция, гидроксидом алюминия, нитратом серебра.
2HCl + Fe = $FeCl_{2}$ + $H_{2}$
2HCl + CaO = $CaCl_{2}$ + $H_{2}$O
3HCl + $Al(OH)_{3}$ = $AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $HNO_{3}$

Используйте дополнительную информацию

12. Подготовьте сообщение о получении, свойствах и применении одной из кислот. Аргументируйте выбор кислоты.

Ответ:

Соляная кислота − одна из самая сильных кислот.
Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода (HCl) в воде. В промышленности получаются путем синтеза из водорода и хлора:
$H_{2}$ + $Cl_{2}$ = 2HCl.
Соляная кислота имеет все химические химические свойства кислот:
1) Взаимодействие металлов с растворами кислот. Например, взаимодействием соляной кислоты с цинком получают водород:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$↑
2) Взаимодействие кислот с оксидами металлов:
2HCl + CuO = $CuCl_{2}$ + $H_{2}$O
3) Взаимодействие кислот с гидроксидами металлов:
$Cu(OH)_{2}$ + 2HCl = $CuCl_{2}$ + 2$H_{2}$O
4) Взаимодействие кислот с солями. С солями кислоты взаимодействуют, если в результате реакции образуется осадок или газ, например:
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $HNO_{3}$
Соляную кислоту применяют для получения солей, при паянии, в производстве красок, в приготовлении лекарств.