Тема 1.3. Характеристика кислот, получение и химические свойства Кислоты – вещества молекулярного строения. Атомы в молекулах кислот связаны ковалентными полярными химическими связями. Чем более поляризована связь между атомом водорода, способным отщепляться в виде катиона водорода, и атомом какого–либо другого элемента, тем легче происходит её распад с образованием ионов, тем сильнее кислота. Классифицировать кислоты можно по разным признакам. • По содержанию кислорода кислоты могут быть бескислородными (например, НCl, НВг, HI, H2S, HCN) и кислородсодержащими (например, H2SO4, HNO3, H3PO4). • По числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться атомами металлов (по основности), кислоты могут быть одноосновными (НCl, НВг, HI, HNO3), двухосновными (H2SO4, H2SO3, H2СО3, H2S), трёхосновными (H3PO4, H3AsO4) и т. д. Существуют и кислоты большей основности, например пирофосфорная Н4Р2O7 – четырёхосновная. • По степени диссоциации кислоты могут быть сильными (НCl, НВг, HI, HNO3, H2SO4) и слабыми (H2S, H2SiO3, H2CO3, СH3СООН). • По растворимости кислоты могут быть растворимыми в воде (H2SO4, HNO3, НCl, СH3СООН) и нерастворимыми в воде (H2SiO3, C17H35СООН). • По стабильности кислоты могут быть стабильными (H2SO4, НCl, H3РO4) и нестабильными (H2CO3, H2SO3, HNO2). Нестабильные кислоты, как правило, невозможно выделить в свободном состоянии, они существуют только в растворах. • По летучести кислоты могут быть летучими (НCl, HNO3, СH3СООН) и нелетучими (H2SO4, H3PO4, H2SiO3). ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТ 1. Кислоты реагируют с металлами. Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода H2, вытесняют водород из растворов кислот. Происходит реакция замещения, образуется соль и водород: Zn + 2НCl = ZnCl2 + H2↑ 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑ Металлы, расположенные в ряду напряжений после водорода, с кислотами не реагируют. Важное примечание: с серной концентрированной кислотой и с азотной кислотой любой концентрации реакции идут за счёт аниона кислотного остатка, водород в этих случаях не выделяется: Cu+ 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Cu+ 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 2. Киcлоты реагируют с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды: 3. Кислoты реагируют с основаниями и с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды: (Взаимодействие сильных кислот с сильными основаниями – реакция нейтрализации.) Al(ОН)3 + 3НCl = AlCl3 + 3H2O Al(ОН)3 + 3Н+ = Al3+ + 3H2O (Реакция амфотерного гидроксида с сильной кислотой.) 4. Сильные кислоты реагируют с солями слабых кислот. Слабые кислоты при этом могут быть вытеснены из солей. Например, сильная соляная кислота НCl вытесняет слабую сероводородную кислоту H2S: FeS + 2НCl = FeCl2 + H2S↑ FeS + 2Н+ = H2S↑ + Fe2+ Нелетучие кислоты могут вытеснить летучую из её соли. Например, нелетучая серная кислота H2SO4 вытесняет более летучую азотную HNO3. Обе кислоты – сильные. В растворе такая реакция не происходит. Она осуществима, если соль находится в кристаллическом виде (не в растворе), а серная кислота концентрированная: Аналогично можно получить газообразный хлороводород, раствор которого – соляная кислота. 5. Кислoты можно обнаружить индикаторами. Индикаторы реагируют на наличие в растворе ионов Н+ (H3O+). Лакмус в кислой среде приобретает красный цвет, метиловый оранжевый – красный, фенолфталеин – бесцветный. Для обнаружения кислот удобно использовать лакмус. ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОТ Бескислородные кислоты, состоящие из двух элементов, могут быть получены синтезом простых веществ: Кислородсодержащие кислоты могут быть получены в результате взаимодействия с водой соответствующих кислотных оксидов: Р2O5 + 3H2O = 2H3РO4 SO3 + H2O = H2SO4 Слабые или летучие киcлoты могут быть вытеснены из солей более сильными или менее летучими кислотами. Например, сильная соляная кислота НCl вытесняет слабую уксусную кислоту СH3СООН: CH3COONa + НCl = СH3СООН + NaCl СH3СОО– + Н+ = СH3СООН Летучие киcлoты могут быть вытеснены из солей менее летучими кислотами. Например, нелетучая серная кислота H2SO4 может вытеснить более летучую соляную НCl. Но в растворе такая реакция не пойдёт (обе киcлoты сильные). Она осуществима, если соль в кристаллическом состоянии (не в растворе) обработать серной концентрированной кислотой: В результате этой реакции образуется газообразный хлороводород, при растворении которого в воде образуется соляная кислота. Для получения слабых нелетучих кислот (например, ортофосфорной киcлоты или сернистой кислoты) лучше воспользоваться концентрированной серной кислотой, причём образующаяся сернистая кислота H2SO3 разлагается на сернистый газ SO2 и воду: Са3(РO4)2 (тв.) + 3H2SO4 (конц.) = 3CaSO4 + 2H3РO4 Na2SO3 (тв.) + H2SO4 (конц.) = Na2SO4 + SO2↑ + H2O Дополнительные материалы (схемы, таблицы) опорный конспект