Химические свойства кислот
1. Кислоты взаимодействуют с основаниями (реакция нейтрализации), образуя соль и воду:
H2SO4 + 2КОН = K2SO4 + 2Н2О
2НNО3 + Мg(ОН)2 = Мg(NO3)2 + 2Н2О
2. Кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами, образуя соль и воду:
Н2SО4 + СuO = СuSO4 + Н2О
6НС1 + Al2O3 = 2AlCl3 + ЗН2О
3. Кислоты могут взаимодействовать с солями более слабых или более летучих кислот, образуя новую соль и новую кислоту:
2НС1 + K2CO3 = 2КС1 + H2CO3,
Н2SО4 + 2NаС1 = Na2SO4 + 2НС1↑
в данных реакциях НСl и Н2SО4 вытесняют более слабую (Н2СО3) и более летучую (НСl) кислоты из их солей.
3. Кислоты реагируют с активными металлами с образованием соли и водорода:
2HCl + Мg = MgCl2 + Н2↑
Са + 2СН3СООН = Са(СН3СОО)2 + Н2↑
Так реакции будут протекать с любой растворимой в воде и не проявляющей специфического окислительного действия кислотой.
При реакциях металлов с кислотами - окислителями, например, Н2SO4 (концентрированный раствор) или HNO3 (раствор любой концентрации) водород практически не выделяется:
Cu + 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
8HNO3 (конц.) + 3Мg = 3Mg(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Такие реакции специфичны и рассматриваются в теме «Окислительно-восстановительные реакции»
1.3.6. Способы получения кислот.
1. Бескислородные кислоты могут быть получены непосредственным синтезом из элементов, с последующим растворением полученного соединения в воде:
Н2 + С12 = 2НС1
Н2 + S = H2S
2. Кислородсодержащие кислоты могут быть получены взаимодействием некоторых кислотных оксидов (ангидридов кислот) с водой:
SO3 + H2O = Н2SО4
N2O5 + Н2О = 2HNO3
3. Как бескислородные, так и кислородсодержащие кислоты можно получить по реакции обмена между солями и кислотами:
Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3↓
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + НNO3
FeS + 2HCI = FeCl2 + H2S↑
CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
Области применения кислот.
Азотная (HNO3) кислота широко используется для производства удобрений, красителей, лаков, пластмасс, лекарственных и взрывчатых веществ, а также химических волокон.
Серная кислота (Н2SО4) расходуется в больших количествах для производства минеральных удобрений, красителей, химических волокон, пластмасс, лекарственных веществ. Используется для извлечения металлов из руд; заполнения кислотных аккумуляторов. Находит применение в нефтяной промышленности для очистки нефтепродуктов.
Фосфорная кислота используется в составах для обезжиривания металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, входит в состав композиций для преобразования ржавчины перед покраской, применяется для защиты от коррозии трубопроводов, прокачивающих морскую воду.
Соляная кислота широко применяется в нефтяной промышленности для обработки призабойных зон скважин с целью увеличения нефтеотдачи пластов, используется в составах травильных растворов для удаления ржавчины и отложений в трубопроводах и скважинах, а также как отвердитель фенол-формальдегидных смол.
Вопросы для самоконтроля по теме кислоты
1. Дайте определения кислотам с точки зрения теории электролитической диссоциации (по Аррениусу).
2. По каким признакам подразделяются все кислоты?
3. Приведите формулы трех кислородосодержащих и трех бескислородных кислот.
4. Чем определяется основность кислот?
5. Напишите формулы трех многоосновных кислот.
6. Как образуются названия кислородосодержащих и бескислородных кислот?
7. Назовите следующие кислоты, изобразите их формулы графически: а) HF, б) HNO3, в) H2S, г) H2SiO3, д) H2SО4, е) H3AsO4, ж) H2CO3, з) H2SO3, и) H2SnO4
8. Каковы химические свойства кислот?
9. Каков характер взаимодействия кислот с металлами?
10. Напишите уравнения реакций, которые возможны:
а) Cu + HCl (разб.)® г) CuSO4 + HCl ®
б) Zn + H2SO4 (разб.) ® д) Al2O3 + HNO3 ®
в) H2SO4 + CO2 ® е) CuO + HCl ®
Объясните причину невозможности протекания некоторых из вышеприведенных реакций.
11. Какими способами можно получить кислоты?
12. Напишите уравнения реакций получения серной и сероводородной кислот разными способами.
13. Какой цвет имеют в кислой среде следующие индикаторы:
а) фенолфталеин б) метилоранж в) лакмус?
14. Приведите примеры областей применения кислот?
Соли
Солями называются сложные вещества, распадающиеся в водном растворе (или расплаве) на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка:
NaNO3 Û Na+ + NO3-
соль катион металла анион кислотного остатка
Классификация солей.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания и кислоты, то есть, как продукт замещения атомов водорода в молекуле кислоты на атом металла, либо как продукт замещения гидроксильных групп в молекуле основания на соответствующие кислотные остатки.
В зависимости от состава различают следующие типы солей: средние, кислые, основные и двойные.
Рис.5 Схема классификации солей
Средние соли можно рассматривать, как продукт полного замещены атомов водорода, определяющих основность кислоты, атомами металла:
2NaOН + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2О
основание кислота средняя соль
Кислые соли (гидросоли) - представляют собой продукты неполного замещения атомов водорода, определяющих основность кислоты, атомами металла. Кислые соли - продукт неполной нейтрализации многоосновных кислот основаниями.
От двухосновных кислот (H2SO4, H2CO3, H2S и т.д.) производится только один тип кислых солей - однозамещенные (атом металла замещает только один атом водорода кислоты).
Например:
Серная кислота при неполной нейтрализации гидроксидом натрия образует одну кислую соль - NаНSО4.
H2SO4 + NaOH = NаНSО4 + H2O
Oт трехосновных кислот можно получить уже два типа кислых солей: однозамещенные и двухзамещенные.
Например:
при неполной нейтрализации ортофосфорной кислоты (Н3РО4) гидроксидом натрия можно получить и однозамещенную соль NаН2РО4:
Н3РО4 + NаОН = NаН2РО4 + Н2О
и двухзамещенную соль Nа2НРО4:
H3PO4 + 2NаОН = Nа2НРО4 + 2H2O
Основные соли (гидроксосоли) можно рассматривать как продукт неполного замещения гидроксильных групп основания или амфотерного гидроксида на кислотные остатки.Основные соли - продукт неполной нейтрализации многокислотного основания кислотой.
Основные соли могут образовывать только многокислотные основания, причем двухкислотные основания образуют только один тип основных солей, а трехкислотные - два.
Например:
Мg(ОН)2 - двухкислотное основание
Мg(ОН)2 + НNO3 = МgОНNO3 + Н2О
основная соль
при дальнейшей нейтрализации образуется средняя соль:
МgОНNO3 + НNО3 = Mg(NO3)2 + Н2О
средняя соль
Al(OH)3 - трехкислотное основание
Аl(ОН)3 + НСl = А1(ОН)2С1 + H2O
основная соль
Аl(ОН)2С1 + НСl = AlOHCl2 + Н2О,
основная соль
при дальнейшей (полной) нейтрализации образуется средняя соль:
AlOHCl2 + НС1 = AlCl3 + Н2О.
средняя соль
Двойные соли можно рассматривать как продукт замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы разных металлов или как продукт замещения гидроксильных групп многокислотного основания на кислотные остатки разных кислот.
Например:
KAl(SO4)2 - алюмокалиевые квасцы, сульфат алюминия - калия,
KCr(SO4)2 - хромовокалиевые квасцы, сульфат хрома (III) - калия,
CaCl2O - хлорная известь, хлорид-гипохлорит кальция.
Номенклатура солей.
Названия солей тесно связаны с названиями кислот. Соли многих распространенных кислот (как и сами эти кислоты) имеют укоренившиеся в русском языке традиционные химические названия, которые образуются из названия кислотного остатка в именительном падеже и названия металла в родительном падеже с указанием степени его окисления в скобках римскими цифрами.
Например:
Nа2СО3 - карбонат натрия,
FeSO4 - сульфат железа (II),
Fе2(SO4)3 - сульфат железа (III).
В таблице 3 приведены традиционные названия кислотных остатков наиболее распространенных кислот.
Таблица 3