2.6 Характерные химические свойства кислот

Видеоурок: Свойства кислот: взаимодействие с индикаторами и металлами

Лекция: Характерные химические свойства кислот

Существует несколько классификаций кислот:

1. По составу кислотного остатка кислоты делятся на: 

• кислородсодержащие и 

• бескислородные. 

Кислородсодержащие кислоты - это гидроксиды. Они относятся к этой группе, так как содержат в своем составе ОН - группу. К ним относятся кислоты:

• серная - H₂SO₄;  
• сернистая - H₂SO₃;  
• азотная - HNO₃;  
• фосфорная - H₃PO₄;  
• угольная - H₂CO₃;  
• кремниевая - H₂SiO_3. 

Бескислородные кислоты, как понятно из названия, кислорода в своем составе не имеют. К ним относятся кислоты:

• фтороводородная HF; 

• хлороводородная или соляная HCl; 

• бромоводородная HBr; 

• иодоводородная HI; 

• сероводородная H2S.  

• одноосновные (HNO₃,HF и др.),
• двухосновные (H₂SO₄,H₂CO₃ и др.),
• трехосновные (H₃PO₄).

Химические свойства кислот

1. Многие кислоты растворяются в воде, придавая ей кисловатый вкус. Если необходимо узнать присутствие кислоты в растворе применяются индикаторы: лакмус и метиловый оранжевый окрашиваются в красный цвет.

2. Со щелочами взаимодействуют сильные кислоты. Происходит уже известная вам реакция нейтрализации, из - за того, что кислая среда кислоты, а также щелочная среда щелочи в сумме образуют нейтральную среду воды. Сокращенное ионное уравнение реакции нейтрализации имеет общий вид: 

Н⁺ + ОН^- → Н₂О

3. Взаимодействуют с основными и амфотерными основаниями и оксидами, образуя соли и воду. Данные реакции из-за образования электролита всегда проходят до конца. В них растворяются многие оксиды и нерастворимые основания. 

4. Возможно взаимодействие кислот с солями, при условии образования малорастворимых или газообразных веществ. 

Обратим особое внимание на взаимодействие кислот с металлами:

Mg+ 2HCl → MgCl₂ + H₂; 

Mg + H₂SO₄(разб.) → MgSO₄ + H₂.

Соляная и разбавленная серная кислоты окисляют до низших степеней металлы переменной валентности. Например, железо окисляется до степени окисления +2:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.

2. В концентрированной серной кислоте окислителем служит сульфат. В ней сера имеет степень окисления +6. При взаимодействии с металлами, серная кислота всегда восстанавливается до сероводорода (H₂S), серы (S) и оксида серы IV (SO₂). Продукты восстановления представленной кислоты, напрямую зависят от активности реагирующего металла. В процессе взаимодействия концентрированной серной кислоты с активными металлами, будет образовываться соль, вода и сероводород. Малоактивные металлы восстановят серную кислоту до SO₂.  А металлы средней активность до S. Металлы переменной валентности, способны окисляться до концентрированной серной кислоты, имеющей высшую степень окисления. Благородные металлы (Au, Pt и некоторые другие) с концентрированной серной кислотой не взаимодействуют. Некоторые металлы (Al, Fe, Cr, Ni) взаимодействуют с концентрированной серной кислотой только при нагревании, например, свинец, с образованием растворимой кислой соли. 

3. В азотной кислоте окислителем служит нитрат-ион, содержащий азот со степенью окисления +5, поэтому водород не выделяется, а выделяются только продукты восстановления азотной кислоты: NH₄NO₃, N₂, N₂O, NO, HNO₂, NO₂. Свободный аммиак так же не выделяется, потому что он реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат аммония NH₄NO₃. В случае реакции металлов с концентрированной азотной кислотой, продуктом восстановления становится преимущественно NO₂, независимо от природы металла. Например, при опускании кусочка меди в концентрированную азотную кислоту, начнет выделяться бурый газ, а на дне появится голубой раствор нитрата меди(II). Металлы переменной валентности в реакции с концентрированной азотной кислотой окислятся до высшей степени. Металлы, окисляющиеся до степени +4 и выше, будут образовывать кислоты или оксиды. В концентрированной азотной кислоте пассивируются Al, Fe, Cr, Ni, Со и некоторые другие металлы. После обработки азотной кислотой они перестанут реагировать и с другими кислотами. 

4. Чем активнее металл, взаимодействующий с разбавленной азотной кислотой, тем больше восстанавливается азотная кислота. А продуктами восстановления разбавленной азотной кислоты металлами средней активности являются азот или оксид азота(I). Малоактивные металлы восстанавливают из данной кислоты оксид азота(II). Запомните, чем выше активность металла и ниже концентрация азотной кислоты, тем ниже степень окисления азота в соединении, образовавшимся больше других. Окисление благородных металлов происходит с образованием комплексных кислот. Некоторые металлы, например, Nb, Ta, W не растворяются даже в таком растворе, но растворяются в смеси азотной и фтороводородной кислот: 

• 3Ta + 5HNO₃ + 21HF → 3H₂TaF₇ + 5NO + 10H₂O 

• W + 2HNO₃ + 8HF → H₂WF₈ + 2NO + 4H₂O.