Кислоты в неорганической химии занимают огромное место, и на ЕГЭ на их долю приходится очень много. Про них спрашивают как в заданиях первой части (с 6 по 10 номера), так и в заданиях второй части (могут встречаться во всех). Поэтому необходимо уметь классифицировать кислоты, знать способы получения и химические свойства, а также особенности некоторых их них.
Кислоты – сложные вещества, которые при взаимодействии с водой образуют в качестве катионов только ионы Н+ (или Н3 О+ ).
Классификация кислот
Прежде чем приступить к изучению свойств кислот, необходимо разобраться в классификации кислот.
Названия кислот
Получение кислот
1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой. При этом с водой реагируют при обычных условиях только те оксиды, которым соответствует кислородсодержащая растворимая кислота.
кислотный оксид + вода = кислота
Например , оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты :
SO3 + H2 O → H2 SO4
ВАЖНО помнить, что оксид кремния (IV) с водой не реагирует :
SiO2 + H2 O ≠
2. Взаимодействие неметаллов с водородом. Таким образом получают только бескислородные кислоты.
Неметалл + водород = бескислородная кислота
Например , хлор реагирует с водородом :
H2 0 + Cl2 0 → 2H+ Cl—
3. Электролиз растворов солей. Как правило, для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образованных кислотным остатком кислородсодержащих кислот.
Например , электролиз раствора сульфата меди (II):
2CuSO4 + 2H2 O → 2Cu + 2H2 SO4 + O2
4. Кислоты образуются при взаимодействии других кислот с солями. При этом более сильная кислота вытесняет менее сильную .
Например: карбонат кальция CaCO3 (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.
CaCO3 + H2 SO4 → CaSO4 + H2 O + CO2
5. Кислоты можно получить окислением оксидов, других кислот и неметаллов в водном растворе кислородом или другими окислителями.
Например , концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
P + 5HNO3 → H3 PO4 + 5NO2 + H2 O
Химические свойства кислот
1. В водных растворах кислоты диссоциируют на катионы водорода Н+ и анионы кислотных остатков. При этом сильные кислоты диссоциируют почти полностью, а слабые кислоты диссоциируют частично.
Например , соляная кислота диссоциирует почти полностью:
HCl → H+ + Cl–
Если говорить точнее, происходит протолиз воды, и в растворе образуются ионы гидроксония:
HCl + H2 O → H3 O+ + Cl–
Многоосновные кислоты диссоциируют cтупенчато.
Например , сернистая кислота диссоциирует в две ступени:
H2 SO3 ↔ H+ + HSO3–
HSO3 – ↔ H+ + SO3 2–
2. Кислоты изменяют окраску индикатора. Водный раствор кислот окрашивает лакмус в красный цвет, метилоранж в красный цвет. Фенолфталеин не изменяет окраску в присутствии кислот.
3. Кислоты реагируют с основаниями и основными оксидами с образованием воды, так как происходит реакция нейтрализации.
С нерастворимыми основаниями и соответствующими им оксидами взаимодействуют только растворимые кислоты.
нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода
основный оксид + растворимая кислота = соль + вода
Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с растворимой бромоводородной кислотой:
Cu(OH)2 + 2HBr → CuBr2 + 2H2 O
При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с нерастворимой кремниевой кислотой.
Cu(OH)2 + H2 SiO3 ≠
С сильными основаниями (щелочами) и соответствующими им оксидами реагируют любые кислотами.
Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами — и сильными, и слабыми (реакция нейтрализации). При этом образуются средняя соль и вода. Возможно и образование кислой соли , если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты . В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:
щёлочь(избыток) + кислота = средняя соль + вода
щёлочь + многоосновная кислота(избыток) = кислая соль + вода
Например , гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты .
При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.
NaOH + H3 PO4 → NaH2 PO4 + H2 O
При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 1:2 образуются гидрофосфаты:
2NaOH + H3 PO4 → Na2 HPO4 + 2H2 O
В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.
3NaOH + H3 PO4 → Na3 PO4 + 3H2 O
4. Растворимые кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.
Растворимая кислота + амфотерный оксид = соль + вода
Растворимая кислота + амфотерный гидроксид = соль + вода
Например , уксусная кислота взаимодействует с гидроксидом алюминия:
3CH3 COOH + Al(OH)3 → (CH3 COO)3 Al + 3H2 O
5. Некоторые кислоты являются сильными восстановителями . Восстановителями являются кислоты, образованные неметаллами в минимальной или промежуточной степени окисления , которые могут повысить свою степень окисления (йодоводород HI, сернистая кислота H2 SO3 и т.д.).
Например , йодоводород можно окислить хлоридом меди (II):
4HI— + 2Cu+2 Cl2 → 4HCl + 2Cu+ I + I2 0
6. Кислоты взаимодействуют с солями.
Кислоты реагируют с растворимыми солями только при условии, что в продуктах реакции присутствует газ, вода, осадок или другой слабый электролит . Такие реакции протекают по механизму ионного обмена .
Кислота1 + растворимая соль1 = соль2 + кислота2 /оксид + вода
Ag + NO 3 — + H + Cl — → Ag + Cl — ↓ + H + NO 3 —
Кислоты реагируют и с нерастворимыми солями. При этом более сильные кислоты вытесняют менее сильные кислоты из солей .
Например , карбонат кальция (соль угольной кислоты), реагирует с соляной кислотой (более сильной, чем угольная):
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2 O + CO2
5. Кислоты взаимодействуют с кислыми и основными солями. При этом более сильные кислоты вытесняют менее сильные из кислых солей . Либо кислые соли реагируют с кислотами с образованием более кислых солей.
кислая соль1 + кислота1 = средняя соль2 + кислота2 /оксид + вода
Например , гидрокарбонат калия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида калия, углекислого газа и воды:
KHCO3 + HCl → KCl + CO2 + H2 O
Ещё пример : гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:
H3 PO4 + K2 HPO4 → 2KH2 PO4
При взаимодействии основных солей с кислотами образуются средние соли. Более сильные кислоты также вытесняют менее сильные из солей.
Например , гидроксокарбонат меди (II) растворяется в серной кислоте:
2H2 SO4 + (CuOH)2 CO3 → 2CuSO4 + 3H2 O + CO2
Основные соли могут взаимодействовать с собственными кислотами. При этом вытеснения кислоты из соли не происходит, а просто образуются более средние соли.
Например , гидроксохлорид алюминия взаимодействует с соляной кислотой:
Al(OH) Cl2 + HCl → AlCl3 + H2 O
6. Кислоты взаимодействуют с металлами.
При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Однако минеральные кислоты и кислоты-окислители взаимодействуют по-разному.
К минеральным кислотам относятся соляная кислота HCl, разбавленная серная кислота H2 SO4 , фосфорная кислота H3 PO4 , плавиковая кислота HF, бромоводородная HBr и йодоводородная кислоты HI.
Такие кислоты взаимодействуют только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода :
При взаимодействии минеральных кислот с металлами образуются соль и водород :
минеральная кислота + металл = соль + H2 ↑
Например , железо взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида железа (II):
Fe + 2H+ Cl → Fe+2 Cl2 + H2 0
Сероводородная кислота H2 S, угольная H2 CO3 , сернистая H2 SO3 и кремниевая H2 SiO3 с металлами не взаимодействуют .
Необходимо обратить внимание на то, что не все кислоты при взаимодействии с металлами выделяют водород. Так, кислоты-окислители (азотная кислота HNO3 любой концентрации и серная концентрированная кислота H2 SO4(конц) ) при взаимодействии с металлами водород не образуют , т.к. окислителем выступает не водород, а азот или сера. Продукты восстановления азотной или серной кислот бывают различными.
7. Некоторые кислоты разлагаются при нагревании.
Угольная H2 CO3 , сернистая H2 SO3 и азотистая HNO2 кислоты разлагаются самопроизвольно, без нагревания:
H2 CO3 → H2 O + CO2
H2 SO3 → H2 O + SO2
2HNO2 → NO + H2 O + NO2
Кремниевая H2 SiO3 , йодоводородная HI кислоты разлагаются при нагревании:
H2 SiO3 → H2 O + SiO2
2HI → H2 + I2
Азотная кислота HNO3 разлагается при нагревании или на свету:
4HNO3 → O2 + 2H2 O + 4NO2
Надеюсь, эта информация была для вас полезной)