Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 29. Властивості та використання кислот

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з’ясувати фізичні властивості кислот;
  • засвоїти хімічні властивості кислот;
  • прогнозувати можливість реакції кислоти з металом;
  • дізнатися про сфери використання кислот.

Фізичні властивості кислот. Усі кислоти складаються з молекул. Оскільки ці частинки притягуються одна до одної слабко (на відміну від протилежно заряджених йонів в основному оксиді чи основі), то кислоти мають низькі температури плавлення і майже всі за звичайних умов є рідинами. Вони розчиняються у воді (крім кислоти H2SiO3), у багатьох випадках — необмежено, тобто змішуються з водою в будь-яких співвідношеннях з утворенням розчинів. Під час розчинення певних кислот виділяється значна кількість теплоти (мал. 53).

Мал. 53. Розчинення сульфатної кислоти у воді

Вам відомо, що безоксигенові кислоти є водними розчинами газів — сполук неметалічних елементів VI і VII груп із Гідрогеном (наприклад, H2S, HCl). Ці гази виділяються зі своїх розчинів навіть за звичайних умов.

Леткою, тобто такою, що переходить у газуватий стан за помірного нагрівання, є нітратна кислота HNO3, а також кілька інших. Леткі кислоти мають запах.

Цікаво знати

Метафосфатна кислота складається з молекул (HPO3)n (n = 3 і більше).

Ортофосфатна кислота H3PO4, ортоборатна (борна) Н3ВО3, метасилікатна H2SiO3 — тверді речовини. Вони, а також сульфатна кислота H2SO4 є нелеткими.

Карбонатна і сульфітна кислоти існують лише у водному розчині. Відповідні оксиди взаємодіють із водою неповною мірою, а кислоти, що утворюються, частково розкладаються на оксиди і воду:

CO2 + H2О ⇄ H2CO3;

SO2+ H2O ⇄ H2SO3.

Більшість кислот — токсичні речовини. Вони спричиняють серйозні отруєння, опіки шкіри. Тому працювати з кислотами, як і з лугами, потрібно обережно, дотримуючись правил безпеки. Якщо розчин кислоти потрапив на руку, необхідно відразу змити його проточною водою, обробити шкіру розбавленим розчином харчової соди (для знешкодження залишків кислоти) і знову змити водою.

Хімічні властивості кислот. Здатність кислот реагувати з іншими речовинами значною мірою залежить від їхньої активності, стійкості, леткості, розчинності у воді. На це звертатимемо увагу, розглядаючи хімічні властивості кислот.

Кислоти виявляють різну хімічну активність. Дуже активні кислоти називають сильними, а малоактивні — слабкими. Є ще й кілька кислот середньої сили. Приклади сполук кожної групи (див. також форзац ІІ):

Дія на індикатори. Кислоти у водних розчинах змінюють забарвлення індикаторів (мал. 54), але не всіх і не так, як луги.

Мал. 54. Забарвлення індикаторів у воді (а) та розчині кислоти (б)

• Який індикатор не змінюється в розчинах кислот?

Реакції з металами. Усі безоксигенові кислоти, сульфатна кислота (у розбавленому розчині) та деякі інші реагують із металами з виділенням водню й утворенням солей (мал. 55):

Під час таких реакцій атоми металічного елемента, які містяться в простій речовині, заміщують атоми Гідрогену у складній речовині.

Мал. 55. Реакція хлоридної кислоти з алюмінієвою монетою (2 коп. випуску 1992 р.)

Реакцію між простою і складною речовинами, у результаті якої утворюються нові проста і складна речовини, називають реакцією заміщення.

Микола Миколайович Бекетов

(1827-1911)

Видатний російський і український хімік, академік Петербурзької академії наук. Дослідив реакції солей у водних розчинах з металами. Запропонував витискувальний ряд, або ряд активності металів (1865). Розробив та описав один із методів добування металів — металотермію. Сприяв становленню фізичної хімії — однієї з найважливіших хімічних наук. Працював професором у Харківському університеті (1855-1887), вперше читав курс лекцій із фізичної хімії як самостійної навчальної дисципліни. Був президентом Російського фізико-хімічного товариства.

Із кислотами взаємодіють не всі метали. Передбачити можливість реакції між металом і кислотою можна за допомогою ряду активності металів. Його склав вітчизняний хімік М. М. Бекетов на підставі вивчення багатьох хімічних перетворень. Наводимо цей ряд у сучасному вигляді (див. також форзац ІІ):

Формула неметалу водню поділяє ряд активності на дві частини. Метали, розміщені в його лівій частині, взаємодіють із хлоридною і розбавленою сульфатною кислотами з виділенням водню, а розміщені праворуч — не реагують із ними (мал. 56):

Ag + HCl ↛ Cu + H2SO4(розб.) ↛

Мал. 56. Відношення металів до розбавленого розчину сульфатної кислоти

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 3

Взаємодія кислоти з металами

Візьміть дві пробірки. В одну пробірку помістіть стружку заліза чи залізний цвях, у другу — стружку магнію. Дослідіть відношення кожного металу до розбавленої сульфатної кислоти.

Який метал активніше реагує з кислотою? Чи узгоджуються результати досліду із розміщенням заліза і магнію в ряду активності металів?

Складіть хімічні рівняння. Зважте на те, що продукт однієї з реакцій — сполука Феруму(ІІ).

Під час взаємодії нітратної кислоти, а також концентрованого розчину сульфатної кислоти1 з металами замість водню утворюються інші речовини (мал. 57). Такі реакції розглядатимемо в старшій школі.

Мал. 57. Реакція міді з нітратною кислотою

1 Концентрований розчин містить значно більше кислоти, ніж води.

Реакції з основними оксидами та основами. Характерною властивістю всіх кислот є здатність взаємодіяти зі сполуками з протилежними властивостями — основними оксидами й основами. Продукти кожної реакції — сіль і вода:

Li2O + 2HCl = 2LiCl + H2O;

Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O.

Про такі хімічні перетворення йшлося в попередніх параграфах.

Реакції із солями. Взаємодія кислоти із сіллю є реакцією обміну. Назвемо випадки, коли ці реакції відбуваються (мал. 58):

  • продукт хімічного перетворення в розчині — сіль або кислота — є нерозчинним у воді (з’ясовуємо за таблицею розчинності):

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl;

Na2SiO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2SiO3↓;

  • кислота-продукт розкладається з утворенням газу або є леткою чи походить від газуватої сполуки:

  • кислота-реагент є сильною, а кислота, яка утворюється, — слабкою (приклад — передостання реакція).

1 Скорочення «тв.» означає «тверда речовина», а «конц.» — «концентрований розчин».

Мал. 58. Реакції кислот із солями

Термічний розклад оксигеновмісних кислот. Оксигеновмісні кислоти під час нагрівання, а карбонатна і сульфітна — за звичайних умов розкладаються з утворенням відповідних кислотних оксидів і води:

Продуктами розкладу нітратної кислоти є три речовини — нітроген(IV) оксид, кисень і вода (оксид N2O5, який відповідає нітратній кислоті, надто нестійкий):

Викладений матеріал підсумовує схема 9.

Використання кислот. Найчастіше застосовують сульфатну, хлоридну, нітратну й ортофосфатну кислоти (табл. 10). Їх добувають на хімічних заводах у великій кількості.

Схема 9

Хімічні властивості кислот

У побуті використовують переважно органічні кислоти: оцтову кислоту CH3COOH (оцет — її розбавлений водний розчин), лимонну (консервант), аскорбінову (вітамін С). Оцтом або розчином лимонної кислоти видаляють накип із поверхні нагрівальних елементів у пральних машинах, прасках.

Таблиця 10

Використання кислот

Кислота

Галузі використання

H2SO4

Виробництво добрив, інших кислот, солей, вибухових речовин, хімічних волокон, барвників, ліків, очищення нафтопродуктів, у свинцевих акумуляторах

HCl

Виробництво солей, фарб, ліків

HNO3

Виробництво добрив, вибухових речовин, барвників

H3PO4

Виробництво добрив, мийних засобів, засіб проти іржі

ВИСНОВКИ

Кислоти — молекулярні речовини, розчинні у воді. Вони змінюють забарвлення індикаторів, але не так, як луги.

Безоксигенові кислоти і розбавлена сульфатна кислота взаємодіють із більшістю металів з виділенням водню й утворенням солей. Такі реакції є реакціями заміщення. Можливість їхнього перебігу визначають за допомогою ряду активності металів.

Кислоти реагують з основними оксидами, основами, солями. Оксигеновмісні кислоти розкладаються під час нагрівання.

Кислоти широко використовують у різних сферах.

219. Назвіть характерні фізичні властивості кислот. Чим вони зумовлені?

220. Чи можна розрізнити за допомогою лакмусу, фенолфталеїну, універсального індикатора розчини кислоти і лугу? Якщо так, то як саме?

221. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:

  • а) Mg + HBr →
  • BaO + HNO3
  • NaOH + H2SiO3
  • б) Li2O + H2SO4
  • Fe(OH)2 + HNO3
  • K2SiO3 + H3PO4

222. Замість крапок напишіть формули кислот-реагентів, продуктів реакцій і перетворіть схеми на хімічні рівняння:

  • a) Fe + ... → FeCl2 + ...;
  • Li2O + ... → Li3PO4 + ...;
  • KOH + ... → KNO3 + ...;
  • б) Al + ... → Al2(SO4)3 + ...;
  • Cr(OH)2 + ... → CrSO4 + ...;
  • AgNO3 + ... → Agl↓ + ... .

223. Напишіть рівняння реакцій (якщо вони відбуваються) між розбавленою сульфатною кислотою і такими речовинами:

  • а) цинк;
  • б) срібло;
  • в) карбон(IV) оксид;
  • г) фторидна кислота;
  • д) барій гідроксид;
  • е) плюмбум(ІІ) нітрат.

224. Для кожного перетворення складіть по два хімічних рівняння:

  • a) HCl → CaCl2;
  • б) H2S → K2S;
  • в) H3PO4 → Ba3(PO4)2.

225. Щоб здійснити реакцію між натрій хлоридом і сульфатною кислотою, до твердої солі додають концентровану кислоту і нагрівають суміш. Поясніть, чому не використовують розчини сполук і для чого необхідне нагрівання.

226. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про використання фторидної (плавикової) кислоти.

227. Визначте масу розчину сульфатної кислоти з її масовою часткою 5 %, необхідну для нейтралізації 8 г натрій гідроксиду.

228. У результаті реакції достатньої кількості хлоридної кислоти із 10 г суміші порошків срібла і цинку виділилося 0,7 л водню (н. у.). Обчисліть масову частку срібла в суміші.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Дія розчинів деяких речовин на соки овочів

Соки столового буряка, червоноголової капусти містять забарвлені речовини, що є індикаторами. Пропонуємо вам дослідити дію лимонного соку, розчинів оцтової кислоти (оцту), харчової соди та господарського мила на сік одного із овочів.

Із подрібненого буряка або капусти приготуйте 10-20 мл соку, вилийте його у склянку зі 100 мл води і перемішайте суміш. Розподіліть рідину (однаковими об’ємами) у п’ять склянок. Приготуйте також розчини соди і мила об’ємами 30-40 мл.

В одну склянку з розбавленим овочевим соком додайте чайну ложку лимонного соку, у другу — таку саму порцію оцту, в третю — розчину соди, а в четверту — розчину мила. Вміст п’ятої склянки слугуватиме для порівняння забарвлень.

Що спостерігаєте? У яких розчинах виявлено кислоту, луг1?

Результати експерименту запишіть у зошит.

1 Луг є продуктом реакцій соди і мила з водою.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.