Ю.М. Коренев, В.П. Овчаренко - Общая и неорганическая химия (1114428), страница 16
Текст из файла (страница 16)
По растворимости кислоты делятся на растворимые, такие как HNO3 , H3PO4 , и нерастворимые в воде — SiO2 ⋅ x H2O,H2MoO4 .7°. По соотношению воды и кислотного оксида. По этому признакукислоты делятся на орто-, пиро-, мета-кислоты и кислоты переменногосостава.К орто-кислотам относятся кислоты, в которых отношение воды икислотного оксида превышает 1.
К таким кислотам относятсяортофосфорная H3PO4 [ν(H2O) : ν(P2O5) = 3 : 1].18§ 2. КислотыВ мета-кислотах это отношение равно 1, например, метафосфорнаякислота HPO3 [ν(H2O) : ν(P2O5) = 1 : 1]. К этим же кислотам относятсяазотная, серная и многие другие.Пиро-кислоты получаются из орто-кислот в результате отщеплениемводы при нагревании:t2H3PO4 = H4P2O7 + H2O↑или растворением кислотного оксида в кислоте:H2SO4 + SO3 = H2S2O7.Свои названия эти кислоты получили от греческого слова pyr — огонь.В некоторых кислотах отношение воды и кислотного оксида зависит отспособа получения, например, x SiO2 ⋅ y H2O; x TiO2 ⋅ y H2O.
x SnO2 ⋅ y H2O.Чаще всего они встречаются в виде коллоидных растворов.2.2. Способы получения кислот1. Бескислородые кислоты могут быть получены:а) взаимодействием простых веществ с водородомH2 + Cl2 = 2HClпри горении водорода в атмосфере хлораtH2 + S = H2S,б) при горении органических галогенсодержащих соединений2 CH3Cl + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O + 2 HCl,в) при реакции алканов с галогенами:hνCH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl,2.
Кислородсодержащие кислоты чаще всего получают растворениемкислотного оксида в воде (если кислота растворима в воде):SO3 + H2O = H2SO4.В случае, если кислота нерастворима в воде этот способ не применим,например:SiO2 + H2O ≠WO3 + H2O ≠.2.3. Общие методы получения любых кислотПрактически все кислоты могут быть получены одним из способов,приведенных ниже.19ב. Кислоты и основания1°. Взаимодействие между солью и кислотой приводит к образованиюновой соли и новой кислоты, если между солью и кислотой не протекаетокислительо-восстановительная реакция, например:а) Вытеснение слабых кислот сильными.tNaCN + HCl = NaCl + HCN ↑.б) Вытеснение летучей кислоты из ее солей менее летучей кислотой.Для этих целей обычно используют серную кислоту, т. к.
она обладаетцелым рядом необходимых для этого свойств:– кислота сильная– термически устойчивая– мало летучая [tкип.(H2SO4) = 296,5°C]^NaCl + H 2SO 4 = NaHSO4 + HCl ↑тв.конц.tNaHSO4 + NaCl = Na2SO4 + HCl ↑.Серная кислота способна вытеснять из солей более сильные кислоты,даже такую как хлорную — самую сильную из всех кислородных кислот.KClO4 + H2SO4t=KHSO4 + HClO4↑.вакуумОднако, используя серную кислоту для этих целей необходимо учитывать и другие свойства этой кислоты, ограничивающие ее применение.Концентрированная серная кислота является достаточно сильным окислителем, поэтому ее нельзя использовать для получения таких кислот какHBr, HI, H2S, кислотообразующие элементы которых она может перевестив другие степени окисления, например:+ H 2SO 4 = 4I2 + H2S ↑ + 4 H2O.8 HIтв.конц.В этом случае можно использовать нагревание соли с фосфорнойкислотой, которая не проявляет окислительные свойства:tNaBr + H3PO4 = NaH2PO4 + HBr↑.Кроме того, концентрированная серная кислота обладает достаточносильными водоотнимающими свойствами, что приводит к разложениюкислоты, вытесняемой из соли, за счет диспропорционирования центрального атома:3 KClO3 + 3 H2SO4 = 3 KHSO4 + 2 ClO2 + HClO4 + H2O,либо к образованию неустойчивого кислотного оксида, разложение которого может происходить со взрывом:2 KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + Mn2O7↓20§ 2.
КислотыMnO2 + O2в) Образование одного нерастворимого продукта:AgNO3 + HCl = AgCl ↓ + HNO3Ba(H2PO4)2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2 H3PO4Na2SiO3 + 2 HCl + (x-1) ⋅ H2O= 2 NaCl + SiO2 ⋅ x H2O ↓.2°. Взаимодействие солей, гидролиз которых идет практически доконца, с водой:Al2S3 + 6 H2O = 2 Al(OH)3 ↓ + 3 H2S ↑.3°.
Гидролиз галогенангидридов кислот:PBr5 + H2O = POBr3 + 2 HBr ↑POBr3 + 3 H2O = H3PO4 + 3 HBr ↑SO2Cl2хлорид сульфурила+ 2 H2O = H2SO4 + 2 HClгорячаяSOCl2хлорид тионила+ H2O = SO2 ↑ +2 HClt= CO2↑ + 2 HCl ↑.COCl2 + H2Oфосгенгорячая4°. Окисление неметаллов азотной кислотой:3 P + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3PO4 + 5 NO↑tS + 2 HNO3 конц. = H2SO4 + 2 NO↑.5°. Окисление кислотообразующего элемента до более высокой степениокисления:H3PO3 + H2O2 = H3PO4 + H2O3 H2SO4 + 5 H3PO3 + 2 KMnO4 = 5 H3PO4 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 3 H2OH2SO3 + H2O2 = H2SO4 + H2OHNO2 + Br2 + H2O = HNO3 + 2 HBr.2.4.
Химические свойства кислот1°. Рассмотрим характерные свойства кислот, не являющихся окислителями.1°.1. Реакции обменаа) Взаимодействие с основаниями (как с растворимыми, так и снерастворимыми) — реакция нейтрализации:NaOH + HCl = NaCl + H2O21ב. Кислоты и основанияCu(OH)2 ↓ + H2SO4 = CuSO4 раствор + 2 H2O.б) Взаимодействие с солямиBaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HClNa2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ + H2O.При составлении уравнений реакций обмена необходимо учитыватьусловия протекания этих реакций до конца:а) образование хотя бы одного нерастворимого соединенияб) выделение газав) образование слабого электролита ( например, воды)1°.2. Реакции с основными и амфотерными оксидами:а) FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2Oб) ZnO + 2 HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O.1°.3. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений доводорода, вытесняют водород из кислот, не являющихся сильными окислителями (HCl, H2SO4 (разб.)):Zn + H2SO4 (разб.) = ZnSO4 + H2↑Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2↑.Если в результате реакции образуется нерастворимая соль или оксид, тометалл пассивируется и его растворение не происходит:Pb + H2SO4 ≠(PbSO4 — нерастворим в воде)Al + HNO3 (конц.) ≠(поверхность металла покрывается оксидной пленкой).1°.4.
Термически неустойчивые кислоты, например, угольная,сернистая, разлагаются при комнатной температуре или при легком нагревании:H2CO3 = CO2↑ + H2OtH2SO3 = SO2↑ + H2O ↑tSiO2 ⋅ x H2O = SiO2 + x H2O ↑.1°.5. Реакции с изменением степени окисления кислотообразующегоэлемента.−104 H Cl + MnO2 = MnCl2 + Cl 2 + 2 H2O22§ 2. Кислоты+3+5H 3 P O3 + H2O2 = H 3 P O 4 + H2O+6+42 H 2 S O 4 ( конц.) + Cu = CuSO4 + S O 2 + 2 H2O2 H2S + H2SO3 = 3 S ↓ + 3 H2O.По этому принципу кислоты можно разделить на кислоты-восстановители и кислоты-окислители.2°. Свойства кислот-окислителей.2°.1. Реакции обмена.
Кислоты-окислители реагируют с оксидами,гидроксидами и солями, в состав которых входят катионы металлов непроявляющих переменные степени окисления также как и кислоты, неявляющиеся окислителями (см. 1°.1 и 1°.2 в п. 2.4).2°.2. Реакции с гидроксидами, оксидами и солями.а) Если металл, образующий основание, может находиться внескольких степенях окисления, а кислота проявляет окислительныесвойства, то эти реакции могут протекать с изменением степеней окисленияэлементов, например:Fe(OH)2 + 4 HNO3 (конц.) = Fe(NO3)3 + NO2↑ + 3 H2O.б) Аналогично ведут себя в реакциях с кислотами-окислителями иоксиды металлов, проявляющих переменные степени окисления:2 FeO + 4 H2SO4 (конц.) = Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4 H2O.в) При реакциях кислот-окислителей с солями, содержащими анион,проявляющий восстановительные свойства, происходит его окисление:3 Na2S + 8 HNO3 (разб.) = 6 NaNO3 + 3 S ↓ + 2 NO ↑ + 4 H2O8 NaI + 5 H2SO4 (конц.) = 4 I2↓+ H2S↑ + 4 Na2SO4 + 4 H2O.2°.3.
Взаимодействие с металлами.Азотная и концентрированная серная кислоты являются сильнымиокислителями и могут взаимодействовать с металлами, стоящими в рядунапряжений как до, так и после водорода, но водород в этом случае не выделяется, а образуются продукты восстановления азота и серы, причем,состав продуктов зависит от активности металла, концентрации кислоты итемпературы:Cu + 4 HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2 NO2↑ + 2 H2O3 Cu + 8 HNO3 (разб.) = 3 Сu(NO3)2 + 2 NO ↑ + 4 H2O5 Co + 12 HNO3 (оч.разб.) = 5 Co(NO3)2 + N2↑ + 6 H2O4 Zn + 10 HNO3 (оч.разб.) = 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O.23ב.
Кислоты и основанияС разбавленной серной кислотой медь не взаимодействует, нореагирует с концентрированной серной кислотой, однако водород при этомне выделяется:Cu + 2 H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2↑ +2 H2O.Некоторые металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, например, Fe, Al, Cr, эти кислоты пассивируют за счет образования на поверхности металла оксидной пленки нерастворимой в концентрированных кислотах при обычных условиях и поэтому указанные металлы не взаимодействуют с концентрированными серной и азотной кислотами.2°.4.
Реакции с неметаллами. Концентрированные азотная и сернаякислоты взаимодействуют с неметаллами: серой, фосфором, углеродом:tS + 2 HNO3 (конц.) = H2SO4 + 2 NO ↑tS + 2 H2SO4 (конц.) = 3 SO2↑ + 2 H2Ot3 P + 5 HNO3 (конц.) + 2 H2O = 3 H3PO4 + 5 NO ↑tC + 2 H2SO4 (конц.) = CO2↑ + 2 SO2↑ + 2 H2O.2°.5. Кислоты, образованные переходными металлами в высших степенях окисления, например, хромовая [H2CrO4], марганцовая [HMnO4], являются сильными окислителями.2 H2CrO4 + 3 SO2 = Cr2(SO4)3 + 2 H2O.Кислоты, в которых кислотообразующий элемент находится впромежуточной степени окисления могут проявлять как окислительные, таквосстановительные свойства.H2SO3 + 2 H2S = 3 S ↓ + 3 H2OH2SO3 + NO2 = H2SO4 + NO↑(H2SO3 — окислитель)(H2SO3 — восстановитель).§ 3.
ОснованияВ этом разделе будут рассмотрены только неорганические основания спозиции электролитической теории.3.1. Классификация основанийОснования могут быть классифицированы по следующим свойствам.1°. Кислотность основания — число групп OH- способных обмениваться на кислотный остаток. Например, NaOH — однокислотное основание, Ca(OH)2 — двухкислотное основание. По этому признаку основаниябывают одно-, двух- и т. д.
кислотными. Многокислотные основания диссоциируют ступенчато и могут образовывать несколько рядов солей, напри24§ 3. Основаниямер, (MgOH)2CO3 — гидроксокарбонат (основной карбонат) магния;MgCO3 — карбонат (средний карбонат) магния.2°. Растворимость. Гидроксиды щелочных металлов, металловглавной подгруппы второй группы, начиная с кальция, гидроксид таллия (I)[TlOH] и гидроксид аммония растворимы в воде. Гидроксиды другихметаллов в воде практически нерастворимы.3°. Сила оснований, также как и других электролитов, определяетсястепенью диссоциации (или констанотой диссоциации). Сильными основаниями являются гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов.Сильные, растворимые в воде основания называются щелочами.4°.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
