Физические и химические свойства кислот

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Кислоты – электролиты, при диссоциации которых из положительных ионов образуются только ионы H⁺ (H₃O⁺):

HNO₃ ↔ H⁺ + NO₃^—;

H₂S ↔ H⁺ + HS^— ↔ 2H⁺ + S^2-.

Существует несколько классификаций кислот, так, по числу атомов водорода, способных к отеплению в водном растворе, кислоты делят на одноосновные (HF, HNO₂), двухосновные (H₂CO₃) и трехосновные (H₃PO₄). В зависимости от содержания в составе кислоты атомов кислорода кислоты делят на бескислородные (HCl, HF) и кислородсодержащие (H₂SO₄, H₂SO₃).

Химические свойства кислот

К химическим свойствам неорганических кислот относят:

— способность изменять окраску индикаторов, например, лакмус при попадании в раствор кислоты приобретает красную окраску (это обусловлено диссоциацией кислот);

— взаимодействие с активными металлами, стоящими в ряду активности до водорода

Fe + H₂SO₄₍_р_—_р₎ = FeSO₄ + H₂↑;

— взаимодействие с основными и амфотерными оксидами

2HCl + FeO = FeCl₂ + H₂O;

6HNO₃ + Al₂O₃ = 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O;

— взаимодействие с основаниями (в случае взаимодействия кислот со щелочами происходит реакция нейтрализации в ходе которой происходит образование соли и воды, с нерастворимыми в воде основаниями реагируют только растворимые в воде кислоты)

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O;

H₂SO₄ + Cu(OH)₂↓ = CuSO₄ +2H₂O;

— взаимодействие с солями (только в том случае, если в ходу реакции происходит образование мало- или нерастворимого соединения, воды или выделение газообразного вещества)

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl;

2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + CO₂↑ + H₂O;

— сильные кислоты способны вытеснять более слабые из растворов их солей

K₃PO₄ + 3HCl = 3KCl + H₃PO₄;

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O;

— окислительно-восстановительные реакции, связанные со свойствами анионов кислот:

H₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = H₂SO₄ + 2HCl;

Pb + 4HNO₃₍_конц₎ = Pb(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

Физические свойства кислот

При н.у. большинство неорганических кислот существуют в жидком состоянии, некоторые – в твёрдом состоянии (H₃PO₄, H₃BO₃). Практически все кислоты хорошо растворимы в воде, кроме кремниевой кислоты (H₂SiO₃)

Получение кислот

Основные способы получения кислот:

— реакции взаимодействия кислотных оксидов с водой

SO₃ + H₂O = H₂SO₄;

— реакции соединения неметаллов с водородом (бескислородные кислоты)

H₂ + S ↔ H₂S;

— реакции обмена между солями и другими кислотами

K₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2KCl.

Применение кислот

Из всех неорганических кислот наиболее широкую сферу применения нашли соляная, серная, ортофосфорная и азотная кислоты. Их используют в качестве сырья для получения различного спектра веществ – других кислот, солей, удобрений, красителей, взрывчатых веществ, лаков и красок и т.д. Разбавленные соляную, ортофосфорную и борную кислоты используют в медицине. Также кислоты нашли широкое применение в быту.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

сколько граммов оксида фосфора (V) потребуется для получения 392 г ортофосфорной кислоты?

Решение

Запишем уравнение реакции получения ортофосфорной кислоты:

P₂O₅ + 3H₂O = 3H₃PO₄.

Молярные массы оксида фосфора (V) и ортофосфорной кислоты, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 142 и 98 г/моль, соответственно. Найдем количество вещества ортофосфорной кислоты:

n(H₃PO₄) = m(H₃PO₄) / M(H₃PO₄);

n(H₃PO₄) = 392 / 98 = 4 моль.

Согласно уравнению реакции n(H₃PO₄) : n(P₂O₅) = 3:1, следовательно n(P₂O₅) = 1/2× n(H₃PO₄) = 2 моль. Найдем массу оксида фосфора (V):

m(P₂O₅) = 2×142 = 284 г.

Ответ

Масса оксида фосфора (V) — 284 г.

ПРИМЕР 2

Задание

рассчитайте массу кремниевой кислоты (принимая ее состав H₂SiO₃), полученной при действии на раствор силиката натрия объемом 400 мл с массовой долей соли 20% (плотность раствора 1,1 г/мл) избытка соляной кислоты.

Решение

Запишем уравнение реакции получения кремниевой кислоты:

2HCl + Na₂SiO₃ = 2NaCl +H₂SiO₃↓.

Найдем массу силиката натрия зная объем раствора, его плотность и содержание основного вещества в растворе (см. условие задачи):

m(Na₂SiO₃) = V(Na₂SiO₃)×ρ×ω/100%;

m(Na₂SiO₃) = 400×1,1×20/100% = 88 г.

Тогда, количество вещества силиката натрия:

v(Na₂SiO₃) = m(Na₂SiO₃)/M(Na₂SiO₃);

v(Na₂SiO₃) = 88/122 = 0,72 моль.

По уравнению реакции количество вещества кремниевой кислоты v(H₂SiO₃) = v(Na₂SiO₃) = 0,72 моль. Следовательно, масса кремниевой кислоты будет равна:

m(H₂SiO₃) = 0,72×78 = 56,2 г.