1.3.2. Кислоты Классификация, Химические свойства, Номенклатура, Способы получения кислот

кислота ми называют сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться атомами металлов, и кислотные остатки.

С позиций теории электролитической диссоциации, основы которой вы изучали в 9-м классе, кислотами являются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода H+.

Именно ионы водорода обусловливают общие свойства кислот, в то время как ионы кислотных остатков определяют специфические свойства.

Классификация кислот

Для классификации кислот могут быть использованы различные признаки (табл. 1.3).

Таблица 1.3. Классификация кислот

Так, деление кислот на одноосновные и многоосновные позволяет говорить о том, что в многоосновных кислотах на металл может замещаться один или несколько атомов водорода. Это означает, что многоосновные кислоты могут образовывать не только средние, но и кислые соли, например: Na2CO3 и NaHCO3, K2S и KHS.

Деление кислот на сильные и слабые основано на том, что сильные кислоты в растворах полностью распадаются на ионы:

Слабые кислоты на ионы распадаются незначительно, процесс их диссоциации — обратимый:

Более детально с процессами диссоциации кислот вы ознакомитесь, изучая материал главы IV.

Номенклатура кислот

Изучая вопрос о номенклатуре кислот, в первую очередь необходимо различать кислородсодержащие и бескислородные кислоты. Так, при составлении названия бескислородной кислоты перед словами «водородная кислота» добавляют название элемента, входящего в состав кислотного остатка, например: HCl — хлороводородная кислота, H2S — сероводородная кислота.

Название кислородсодержащей кислоты происходит от названия элемента, к которому добавляется соответствующий суффикс. Если атомы образующего кислородсодержащую кислоту элемента находятся в высшей степени окисления, то кислородсодержащая кислота имеет суффикс -н-, например, — серная кислота, — азотная кислота, — хлорная кислота.

В случае существования атомов элемента в нескольких положительных степенях окисления по мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -н-, -оват-, -ист-, -оватист-. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, — хлорная, — хлорноватая, — хлористая, — хлорноватистая кислоты.

Химические свойства кислот

К общим свойствам кислот относят свойства, обусловленные наличием ионов водорода в их растворах: взаимодействие с индикаторами, а также образование солей при взаимодействии с металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями.

Растворы кислот меняют окраску таких индикаторов, как лакмус и метилоранж, на красную.

Помимо общих свойств, кислоты могут проявлять окислительно-восстановительные свойства за счет кислотных остатков. Вам, например, известны некоторые из таких реакций:

Способы получения кислот

Классификация кислот по наличию или отсутствию в их составе кислорода позволяет сопоставлять некоторые способы получения кислот.

Так, многие бескислородные кислоты можно получить реакцией соединения водорода с неметаллом с последующим растворением продукта в воде:

H2 + Cl2 = 2HCl;

H2 + S = H2S.

Кислородсодержащие кислоты получают реакцией соединения соответствующих оксидов с водой:

Н2O + SO3 = H2SO4;

3Н2O + Р2О5 = 2H3PO4.

Поскольку SiO2 с водой не взаимодействует, для получения кремниевой кислоты вначале получают растворимую соль металла, и лишь затем кислоту реакцией обмена с более сильной кислотой:

SiO2 + 2NaOH(конц. р-р) Na2SiO3 + H2O;

Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiO3↓ + Na2SO4.

Как кислородсодержащие, так и бескислородные кислоты часто можно получить реакцией обмена. Реакция обмена может протекать в растворе между солью, в состав которой входит нужный кислотный остаток, и другой кислотой; причем условием протекания реакции является образование слабой кислоты, летучей кислоты или нерастворимой соли:

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl;

Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S↑;

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl.

Реакция обмена возможна при взаимодействии твердых солей и нелетучей концентрированной серной кислоты при нагревании:

NaCl(тв) + H2SO4(конц) HCl↑ + NaHSO4

или 2NaCl(тв) + H2SO4(конц) 2HCl↑ + Na2SO4;

NaNO3(тв) + H2SO4(конц) HNO3↑ + NaHSO4

или 2NaNO3(тв) + H2SO4(конц) 2HNO3↑ + Na2SO4;

CH3COONa(тв) + H2SO4(1 : 1) CH3COOН↑ + NaHSO4.

Следует отметить, что в промышленности получение кислот зачастую является многостадийным процессом. Например, один из промышленных способов получения серной кислоты включает три стадии:

FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4.

Вопросы, задания, задачи

1. Перечислите:

• а) признаки, по которым классифицируют кислоты;
• б) способы получения кислот;
• в) общие химические свойства кислот.

2. Укажите формулы:

• а) сильных кислот — HF, HCl, H2S, HВr;
• б) слабых кислот — HNO3, H2SO4, H2SO3, H2CO3.

3. Назовите кислоты, формулы которых:

• а) HF, HCl, H2S, H2Se, HВr, HI;
• б) H2CO3, HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4.

4. Дайте характеристику по всем классификационным признакам (табл. 1.3):

• а) серной кислоты;
• б) сероводородной кислоты.

5. Составьте уравнения реакций:

• а) азотной кислоты с веществами: гидроксид натрия, оксид алюминия, карбонат калия;
• б) соляной кислоты с веществами: железо, оксид железа(III), оксид железа(II, III), карбонат кальция.

6. Предложите по два способа получения каждой из кислот — HCl и H2SO3. Напишите уравнения соответствующих реакций.

7. Массовая доля кислорода в сильной кислоте состава Н2ЭО4 равна 44,14 %. Определите элемент Э в составе кислоты.

8. Составьте уравнения реакций согласно схеме:

• а) KCl HCl MgCl2 MgСО3 MgSO4;
• б) CH3COOН CH3COONa CH3COOН … …

9. В сутки в желудке взрослого человека вырабатывается около 2 дм3 желудочного сока, молярная концентрация хлороводорода в нем составляет 16 ммоль/дм3. Определите количество (моль) и массу (г) НСl в данной порции желудочного сока.

10. Определите объем уксуса, необходимый для того, чтобы «погасить» половину чайной ложки питьевой соды. Используйте следующие данные: масса NaHCO3 равна 2,5 г, массовая доля уксусной кислоты — 9 %, плотность уксуса — 1,011 г/см3.

Самоконтроль

1. Укажите формулы кислот:

• а) HNO2;
• б) K2SO4;
• в) KHSO4;
• г) H2S.

2. Кислота состава H3PO4 является:

• а) кислородсодержащей;
• б) сильной;
• в) многоосновной;
• г) трехосновной.

3. Соляная кислота реагирует с:

• а) HNO2;
• б) K2СOз;
• в) Аl2O3;
• г) H2S.

4. Сумма коэффициентов в уравнении реакции карбоната кальция с азотной кислотой равна:

• а) 4;
• б) 5;
• в) 6;
• г) 7.

5. Ионному уравнению H+ + OH– = H2O соответствует взаимодействие водных растворов:

• а) HNO2 и NaOH;
• б) H2SO4 и Ba(OH)2;
• в) HNO3 и NaOH;
• г) H2SO4 и KOH.