6. Химические свойства кислот: 1) кислота + основание → соль + вода 2) кислота + оксид металла → соль + вода
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
- Химические свойства кислот:
- кислота + основание ─реакция обмена→ соль + вода
- кислота + оксид металла ─реакция обмена→ соль + вода
- кислота + металл ─реакция замещения→ соль + водород
- кислота + соль ─реакция обмена→ новая кислота + новая соль
- Химические свойства оснований:
- основание + кислота ─реакция обмена→ соль + вода
- щёлочь + оксид неметалла → соль + вода
- щёлочь + соль ─реакция обмена→ новое основание + новая соль
- нерастворимое основание ─реакция разложения→ оксид металла + вода
Краткий ответ
На схеме нужно определить тип каждой реакции — в пропущенных строках как раз вписаны эти названия:
| № | Схема | Тип реакции | Пример |
|---|---|---|---|
| 6.1 | кислота + основание → соль + вода | обмен (реакция нейтрализации) | \(\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}\) |
| 6.2 | кислота + оксид металла → соль + вода | обмен | \(2\mathrm{HCl} + \mathrm{CuO} \rightarrow \mathrm{CuCl_2} + \mathrm{H_2O}\) |
| 6.3 | кислота + металл → соль + водород | замещение | \(\mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}\uparrow\) |
| 6.4 | кислота + соль → новая кислота + новая соль | обмен | \(\mathrm{H_2SO_4} + \mathrm{BaCl_2} \rightarrow \mathrm{BaSO_4}\downarrow + 2\mathrm{HCl}\) |
| 7.1 | основание + кислота → соль + вода | обмен | \(\mathrm{NaOH} + \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{NaNO_3} + \mathrm{H_2O}\) |
| 7.2 | щёлочь + оксид неметалла → соль + вода | обмен | \(2\mathrm{NaOH} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{H_2O}\) |
| 7.3 | щёлочь + соль → новое основание + новая соль | обмен | \(2\mathrm{NaOH} + \mathrm{CuSO_4} \rightarrow \mathrm{Cu(OH)_2}\downarrow + \mathrm{Na_2SO_4}\) |
| 7.4 | нерастворимое основание → оксид металла + вода | разложение (при нагревании) | \(\mathrm{Cu(OH)_2} \xrightarrow{t} \mathrm{CuO} + \mathrm{H_2O}\) |
Как рассуждать, чтобы не путать типы
Смотри на число веществ и на то, простые они или сложные:
- Соединение: из нескольких веществ получается одно — \(\mathrm{A} + \mathrm{B} \rightarrow \mathrm{AB}\).
- Разложение: наоборот, из одного вещества получается несколько — \(\mathrm{AB} \rightarrow \mathrm{A} + \mathrm{B}\).
- Замещение: простое + сложное → простое + сложное. Один элемент «вытесняет» другой из соединения (всегда 2 вещества → 2 вещества, и одно из них простое).
- Обмен: сложное + сложное → сложное + сложное. Вещества обмениваются своими частями (ионами), новых простых веществ не появляется.
Разбор двух строк из задания:
- 6.3. Слева \(\mathrm{Zn}\) (простое) и \(\mathrm{HCl}\) (сложное), справа \(\mathrm{ZnCl_2}\) (сложное) и \(\mathrm{H_2}\) (простое) — цинк встал на место водорода. Значит, замещение. Это ещё и окислительно-восстановительная реакция: \(\mathrm{Zn^{0}} - 2e \rightarrow \mathrm{Zn^{+2}}\), \(2\mathrm{H^{+}} + 2e \rightarrow \mathrm{H_2^{0}}\).
- 6.4. \(\mathrm{H_2SO_4}\) и \(\mathrm{BaCl_2}\) — оба сложные; продукты \(\mathrm{BaSO_4}\) и \(\mathrm{HCl}\) — тоже оба сложные. Ионы просто поменялись партнёрами: \(\mathrm{H^{+}}\) ушёл к \(\mathrm{Cl^{-}}\), \(\mathrm{Ba^{2+}}\) — к \(\mathrm{SO_4^{2-}}\). Степени окисления не изменились → обмен.
Когда реакция реально идёт
- Кислота + металл: металл должен стоять в ряду активности левее водорода. Исключение — азотная кислота и концентрированная серная: с ними водород не выделяется.
- Кислота + соль, щёлочь + соль: по правилу Бертолле реакция идёт, если получается осадок, газ или вода (в 6.4 выпадает \(\mathrm{BaSO_4}\), в 7.3 — \(\mathrm{Cu(OH)_2}\)).
- 7.4 идёт только для нерастворимых оснований и только при нагревании; щёлочи так не разлагаются.
Проверка
Проверь уравнение 7.3 по атомам: \(\mathrm{Na}\) 2 = 2, \(\mathrm{O}\) 2 + 4 = 6 и 2 + 4 = 6, \(\mathrm{H}\) 2 = 2, \(\mathrm{Cu}\) 1 = 1, \(\mathrm{S}\) 1 = 1. Всё сходится — коэффициенты расставлены верно.
Обсуждение
2 сообщенияЭто продолжение той же темы — химия, взаимные превращения веществ. На фото пункт 4 про вытеснение металлов из солей и пункты 10–11 про гидролиз солей. Разбираю по порядку, чтобы были понятны принципы, а не только формулировки.
Пункт 4: соль + металл → другая соль + другой металл
Это реакция замещения: более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.
\[ \mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu} \]
Условия, при которых реакция идёт:
- металл-вытеснитель стоит в ряду активности левее вытесняемого;
- соль растворима в воде;
- металл не относится к самым активным (\(\mathrm{Li}\), \(\mathrm{Na}\), \(\mathrm{K}\), \(\mathrm{Ca}\), \(\mathrm{Ba}\)) — они сначала реагируют с водой, а не с солью.
Пункт 10: три случая гидролиза солей
Гидролиз — обмен ионов соли с водой. Он идёт по тому иону, который образует слабый электролит (слабую кислоту или слабое основание) и тем самым связывает \(\mathrm{H^+}\) или \(\mathrm{OH^-}\). Сильные ионы воду не «цепляют» и гидролиза не вызывают.
| Какая соль | Случай | Пример | Среда |
|---|---|---|---|
| сильное основание + слабая кислота | по аниону | \(\mathrm{Na_2CO_3}\), \(\mathrm{CH_3COOK}\), \(\mathrm{K_2S}\) | щелочная, pH > 7 |
| слабое основание + сильная кислота | по катиону | \(\mathrm{NH_4Cl}\), \(\mathrm{ZnSO_4}\), \(\mathrm{AlCl_3}\) | кислая, pH < 7 |
| слабое основание + слабая кислота | по аниону и катиону | \(\mathrm{CH_3COONH_4}\), \(\mathrm{Al_2S_3}\) | близка к нейтральной, но гидролиз идёт глубже |
По аниону — накапливаются ионы \(\mathrm{OH^-}\):
\[ \mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-} \]
\[ \mathrm{Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH} \]
По катиону — накапливаются ионы \(\mathrm{H^+}\):
\[ \mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + H^+} \]
\[ \mathrm{NH_4Cl + H_2O \rightleftharpoons NH_3\cdot H_2O + HCl} \]
По обоим ионам — связываются и \(\mathrm{H^+}\), и \(\mathrm{OH^-}\), равновесие воды смещается сильнее:
\[ \mathrm{CH_3COO^- + NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + NH_3\cdot H_2O} \]
Если оба иона очень сильно связывают воду, гидролиз практически необратим:
\[ \mathrm{Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow} \]
Пункт 11: соль сильного основания и сильной кислоты не гидролизуется
Например, \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{KNO_3}\), \(\mathrm{Na_2SO_4}\), \(\mathrm{BaCl_2}\). Ионы \(\mathrm{Na^+}\) и \(\mathrm{Cl^-}\) не образуют слабых электролитов, поэтому не связывают ни \(\mathrm{H^+}\), ни \(\mathrm{OH^-}\). Равновесие воды не смещается, среда нейтральная:
\[ \mathrm{pH} = 7 \]
Как определять случай — короткий алгоритм
- Мысленно «разбери» соль на основание и кислоту: \(\mathrm{Na_2CO_3} \rightarrow \mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2CO_3}\).
- Отметь, сильные они или слабые. Сильные основания — щёлочи \(\mathrm{LiOH}\), \(\mathrm{NaOH}\), \(\mathrm{KOH}\), \(\mathrm{Ca(OH)_2}\), \(\mathrm{Ba(OH)_2}\); сильные кислоты — \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{HBr}\), \(\mathrm{HI}\), \(\mathrm{HNO_3}\), \(\mathrm{H_2SO_4}\), \(\mathrm{HClO_4}\). Остальные кислоты и основания — слабые (например, \(\mathrm{H_2CO_3}\), \(\mathrm{H_2S}\), \(\mathrm{CH_3COOH}\), \(\mathrm{NH_3\cdot H_2O}\), нерастворимые гидроксиды).
- Слабый анион — гидролиз по аниону; слабый катион — по катиону; оба слабые — по обоим.
- Запиши ионное уравнение и посмотри, каких ионов больше — от этого зависит среда.
Проверка
Разберу \(\mathrm{ZnSO_4}\): основание \(\mathrm{Zn(OH)_2}\) — слабое, кислота \(\mathrm{H_2SO_4}\) — сильная, значит гидролиз по катиону и среда кислая:
\[ \mathrm{Zn^{2+} + H_2O \rightleftharpoons ZnOH^+ + H^+} \]
Проверю уравнение для карбоната натрия по атомам: натрий \(2 = 2\), углерод \(1 = 1\), кислород \(3 + 1 = 4\) и \(3 + 1 = 4\), водород \(2 = 2\) — коэффициенты расставлены верно, а \(\mathrm{OH^-}\) в правой части подтверждает щелочную среду.
