Учебник для 8 класса

ХИМИЯ

§ 39. Кислоты, их классификация и свойства

Разделение кислот на группы по различным признакам представлено в таблице 10.

Таблица 10
Классификация кислот

При обычных условиях кислоты могут быть твёрдыми (фосфорная Н₃РO₄, кремниевая H₂SiO₃) и жидкими (в чистом виде жидкостью будет серная кислота H₂SO₄).

Такие газы, как хлороводород НСl, бромоводород НВr, сероводород H₂S, в водных растворах образуют соответствующие кислоты.

Вы уже знаете, что угольная Н₂СO₃ и сернистая H₂SO₃ кислоты существуют только в водных растворах, так как являются слабыми и нестойкими. Они легко разлагаются на оксиды углерода (IV) и серы (IV) — СO₂ и SO₂ соответственно — и воду. Поэтому выделить эти кислоты в чистом виде невозможно.

Часто путают понятия «летучесть» и «устойчивость» (стабильность). Летучими называют кислоты, молекулы которых легко переходят в газообразное состояние, т. е. испаряются. Например, соляная кислота является летучей, но устойчивой, стабильной кислотой; нелетучая нерастворимая кремниевая кислота при стоянии разлагается на воду и оксид кремния (IV) SiO₂.

Водные растворы соляной, азотной, серной, фосфорной и ряда других кислот не имеют окраски. Водные растворы хромовой кислоты Н₂СrO₄ имеют жёлтую окраску, марганцевой кислоты НМnO₄ — малиновую.

Однако, какими бы разными ни были кислоты, все они образуют при диссоциации катионы водорода, которые и обусловливают ряд общих свойств: кислый вкус, изменение окраски индикаторов (лакмуса и метилового оранжевого), взаимодействие с другими веществами.

Типичные реакции кислот

Рис. 137.
Взаимодействие кислот с основаниями:
а — растворимыми; б — нерастворимыми

Первая реакция протекает между любыми кислотами и основаниями (как с растворимыми, так и с нерастворимыми). Например, реакция кислоты с щёлочью (реакция нейтрализации):

НСl + NaOH = NaCl + Н₂O (рис. 137, а)

или Н⁺ + ОН^- = Н₂O.

Аналогично протекает эта реакция и с нерастворимыми основаниями, например:

2HN0₃ + Fe(OH)₂ = Fe(NO₃)₂ + 2Н₂O (рис. 137, б)

или 2Н⁺ + Fe(OH)₂ = Fe²⁺ + 2Н₂O.

Лабораторный опыт № 19
Взаимодействие кислот с основаниями

Налейте в пробирку 2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте к нему 1—2 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Объясните, какие частицы в растворе гидроксида натрия вызвали изменение окраски индикатора.

К раствору щёлочи с фенолфталеином добавляйте по каплям соляную кислоту, перемешивая содержимое пробирки. Что вы наблюдаете? Объясните, образование какого вещества привело к изменению окраски индикатора. Потрогайте пробирку, в которой проводили реакцию. Сделайте вывод о её тепловом эффекте.

С помощью пипетки поместите 1—2 капли раствора из пробирки на стеклянную или фарфоровую пластину и выпарьте. Что наблюдаете?

Получите нерастворимое основание — гидроксид железа (III): налейте в пробирку 1 мл раствора сульфата железа (III) и добавьте к нему 3—4 капли раствора гидроксида калия.

Добавьте в пробирку с гидроксидом железа (III) 1—2 мл соляной кислоты. Что вы наблюдаете?

Поместите 1—2 капли полученного раствора на стеклянную или фарфоровую пластину и выпарьте. Рассмотрите образовавшиеся кристаллы. Отметьте их цвет.

Составьте молекулярные и ионные уравнения проделанных реакций.

Вторая реакция протекает между оксидами металлов и большинством кислот, например:

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + Н₂O

или FeO + 2Н⁺ = Fe²⁺ + Н₂O.

Лабораторный опыт № 20
Взаимодействие кислот с оксидами металлов

В пробирку поместите немного (объёмом со спичечную головку) порошка оксида меди (II). Отметьте цвет вещества (рис. 138).

Налейте в пробирку с оксидом меди (II) 1—2 мл раствора серной кислоты. Для ускорения реакции слегка нагрейте (не доводя до кипения) содержимое пробирки. Что наблюдаете?

Поместите на стеклянную пластину 1—2 капли полученного раствора, используя стеклянную палочку или пипетку, и выпарьте его. Что наблюдаете?

Напишите молекулярное и ионные уравнения реакции оксида меди (II) с серной кислотой.

Рис. 138.
Взаимодействие серной кислоты с оксидом меди (II)

Рис. 139.
Взаимодействие кислот с металлами:
а — цинка с соляной кислотой; б — свинца с серной кислотой

Чтобы прошла третья реакция, необходимо выполнить несколько условий.

1) Металл должен находиться в ряду напряжений (с ним вы уже знакомились в § 32): К, Са, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H₂, Cu, Hg, Ag, Au до водорода. Например,

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑ (рис. 139, a)

или

А вот реакция между соляной кислотой и медью невозможна, так как медь стоит в ряду напряжений после водорода.

Си + НС1 ≠

2) Должна получиться растворимая соль. Во многих случаях взаимодействие металла с кислотой практически не происходит потому, что образующаяся соль нерастворима и покрывает поверхность металла защитной плёнкой, например:

Pb + H₂SO₄ ≠ PbSO₄↓ + Н₂↑ (рис. 139, б).

Нерастворимый сульфат свинца (II) прекращает доступ кислоты к металлу, и реакция прекращается, едва успев начаться. По данной причине большинство тяжёлых металлов практически не взаимодействуют с фосфорной, угольной и сероводородной кислотами.

3) Реакция характерна для растворов кислот, поэтому нерастворимые кислоты, например кремниевая, не вступают в реакции с металлами.

4) Концентрированный раствор серной кислоты и раствор азотной кислоты любой концентрации взаимодействуют с металлами иначе, поэтому уравнения реакций между металлами и этими кислотами записывают по другой схеме.

Разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, образуя соль и водород. Например,

Лабораторный опыт № 21
Взаимодействие кислот с металлами

Поместите в четыре пробирки металлы (гранулы или кусочки проволоки): в 1-ю — цинк, во 2-ю — алюминий, в 3-ю — свинец, в 4-ю — медь.

Налейте в 1-ю и 3-ю пробирки по 2 мл раствора серной кислоты, а во 2-ю и 4-ю — по 2 мл соляной кислоты.

Сделайте вывод о том, в каких пробирках произошли химические реакции.

Сформулируйте вывод о возможности взаимодействия кислот с металлами.

Рис. 140.
Взаимодействие кислот с солями:
а — с образованием осадка; б — с образованием газа

Четвёртая реакция — типичная реакция ионного обмена, протекающая только в случае, если образуется:

Лабораторный опыт № 22
Взаимодействие кислот с солями

В трёх пробирках слейте попарно по 1—2 мл растворов веществ: 1-я пробирка — соляной кислоты и силиката натрия; 2-я пробирка — серной кислоты и карбоната калия; 3-я пробирка — соляной кислоты и хлорида или нитрата бария.

Сформулируйте вывод о возможности взаимодействия кислот с солями, вписав пропущенные слова в предложение: «Кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуется ... или ...».

Ключевые слова и словосочетания

1. Классификация кислот.
2. Типичные свойства кислот: взаимодействие их с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов и солями.
3. Условия протекания типичных реакций кислот.
4. Ряд напряжений металлов.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Выберите формулу сильной кислоты: a) H₂S; б) HNO₃; в) H₂SiO₃. Запишите уравнение диссоциации кислоты.
2. Дайте характеристику азотистой кислоты, используя различные признаки классификации кислот.
3. Определите степени окисления элементов в следующих кислотах: хлорной НСlO₄, хромовой Н₂СrO₄, двухромовой Н₂Сr₂O₇, азотистой HNO₂, пирофосфорной Н₄Р₂O₇.
4. Закончите молекулярные уравнения возможных реакций и запишите соответствующие им ионные уравнения:

   

   Если реакция не может быть осуществлена, объясните почему.

5. Рассчитайте объём водорода (н. у.), который выделится при растворении в соляной кислоте 120 г магния, содержащего 2,5% примесей.
6. Запишите формулы оксидов, соответствующих следующим кислотам: HNO₂, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₃, H₂SO₄, H₂SiO₃.