2.6. Характерные химические свойства кислот.
Классификация кислот
Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:
1) Наличие атомов кислорода в кислоте
| Кислородсодержащие | Бескислородные |
| H3PO4,HNO3,HNO2,H2SO4,H3PO4,H2CO3,H2CO3, HClO4 все органические кислоты (HCOOH, CH3COOH и т.д.) | HF, HCl, HBr, HI, H2S |
2) Основность кислоты
Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H+, а также замещаться на атомы металла:
| одноосновные |
двухосновные |
трехосновные |
| HBr, HCl, HNO3, HNO2, HCOOH, CH3COOH |
H2SO4, H2SO3, H2CO3, H2SiO3 |
H3PO4 |
3) Летучесть
Кислоты обладают различной способностью улетучиваться из водных растворов.
| Летучие | Нелетучие |
|
H2S, HCl, CH3COOH, HCOOH |
H3PO4, H2SO4, высшие карбоновые кислоты |
4) Растворимость
| Растворимые | Нерастворимые |
| HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2SO3, H2SO4, HNO3, HNO2, H3PO4, H2CO3, CH3COOH, HCOOH | H2SiO3, высшие карбоновые кислоты |
5) Устойчивость
| Устойчивые | Неустойчивые |
| H2SO4, H3PO4, HCl, HBr, HF | H2CO3, H2SO3 |
6) Способность к диссоциации
|
хорошо диссоциирующие (сильные) |
малодиссоциирующие (слабые) |
|
H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 |
H2CO3, H2SO3, H2SiO3 |
7) Окисляющие свойства
|
слабые окислители (проявляют окислительные свойства за счет катионов водорода H+) |
сильные окислители (проявляют окислительные свойства за счет кислотообразующего элемента) |
|
практически все кислоты кроме HNO3 и H2SO4 (конц.) |
HNO3 любой концентрации, H2SO4 (обязательно концентрированная) |
Химические свойства кислот
1. Способность к диссоциации
Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:
либо в таком виде: HCl = H+ + Cl—
либо в таком: HCl → H+ + Cl—
По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.
В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать в уравнении вместо знака две стрелки
. Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:
CH3COOH CH3COO— + H+
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов H+ :
H3PO4 H+ + H2PO4—
H2PO4— H+ + HPO42-
HPO42- H+ + PO43-
Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H3PO4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H2PO4— , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO42-. Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков, вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H+.
Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:
H2SO4 2H+ + SO42-
2. Взаимодействие кислот с металлами
Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H2SO4(конц.) и HNO3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:
H2SO4(разб.) + Zn ZnSO4 + H2
2HCl + Fe FeCl2 + H2
Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H2SO4 (конц.) и HNO3, то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.
3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами
Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:
H2SO4 + ZnO ZnSO4 + H2O
6HNO3 + Fe2O3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
H2SiO3 + FeO ≠
4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами
HCl + NaOH H2O + NaCl
3H2SO4 + 2Al(OH)3 Al2(SO4)3 + 6H2O
5. Взаимодействие кислот с солями
Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:
H2SO4 + Ba(NO3)2 BaSO4↓ + 2HNO3
CH3COOH + Na2SO3 CH3COONa + SO2↑ + H2O
HCOONa + HCl HCOOH + NaCl
6. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот
Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).
Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4 без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.
В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.
Высокая окислительная способность концентрированной серной и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:
7. Восстановительные свойства бескислородных кислот
Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:
4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
16HBr + 2KMnO4 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2
14НI + K2Cr2O7 3I2↓ + 2Crl3 + 2KI + 7H2O
Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.
6HI + Fe2O3 2FeI2 + I2↓ + 3H2O
2HI + 2FeCl3 2FeCl2 + I2↓ + 2HCl
Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H2S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы:
2H2S + SO2 3S↓+ 2H2O
- Курс
Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии
Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
По химическим свойствам металлы подразделяют на:
1)Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)
2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;
3)Малоактивные
4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.
По химическим свойствам металлы подразделяют на:
1)Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)
2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;
3)Малоактивные
4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.
В реакциях — только восстановители. Атомы металлов легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы.
Возможные степени окисления Ме
Низшая 0,+1,+2,+3
Высшая +4,+5,+6,+7,+8
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
С ВОДОРОДОМ
Реагируют при нагревании металлы IA и IIA группы, кроме бериллия — образуются твёрдые нестойкие вещества гидриды. Остальные металлы не реагируют.
2K + H₂ = 2KH (гидрид калия)
Ca + H₂ = CaH₂ (гидрид кальция)
С КИСЛОРОДОМ
Реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив.
Щелочные металлы при нормальных условиях образуют оксиды, пероксиды, надпероксиды (литий – оксид, натрий – пероксид, калий, цезий, рубидий – надпероксид)
4Li + O2 = 2Li2O (оксид)
2Na + O2 = Na2O2 (пероксид)
K+O2=KO2 (надпероксид)
Остальные металлы главных подрупп при нормальных условиях образуют оксиды со степенью окисления, равной номеру группы
2Сa+O2=2СaO
4Al + O2 = 2Al2O3
Металлы побочных подрупп образуют оксиды при нормальных условиях и при нагревании оксиды разной степени окисления, а железо железную окалину Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)
3Fe + 2O2 = Fe3O4
4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (красный) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (чѐрный );
2Zn + O₂ = ZnO
4Cr + 3О2 = 2Cr2О3
С ГАЛОГЕНАМИ
Образуются галогениды (фториды, хлориды, бромиды, иодиды).
Щелочные при нормальных условиях с F, Cl , Br воспламеняются:
2Na + Cl2 = 2NaCl (хлорид)
Щелочноземельные и алюминий реагируют при нормальных условиях:
Сa+Cl2=СaCl2
2Al+3Cl2 = 2AlCl3
Металлы побочных подгрупп при повышенных температурах
Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂
Zn + Cl₂ = ZnCl₂
2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 хлорид железа (+3)
2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3
2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I (не бывает йодида меди (+2)!)
С СЕРОЙ
Реакция идет при нагревании даже с щелочными металлами, исключение: с ртутью при нормальных условиях. Образуются сульфиды.
Реагируют все металлы, кроме золота и платины.
2K + S = K2S
Сa+S = СaS
2Al+3S = Al2S3
Cu + S = Cu⁺²S
2Cr + 3S = Cr2⁺³S3
Fe + S = Fe⁺²S
С ФОСФОРОМ
Реакции протекают при нагревании: Образуются фосфиды.
3Ca + 2P =Са3P2
A1 + P = A1P
Фосфиды неустойчивы, разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина.
С АЗОТОМ
Реакции протекает при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях).
Образуются нитриды
6Li + N2 = 3Li2N (нитрид лития) (н.у.)
3Mg + N2 = Mg3N2
2Al + N2 = 2A1N
2Cr + N2 = 2CrN
3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³
С УГЛЕРОДОМ
Реакции протекает при нагревании. Образуются карбиды со степенью окисления со степенью окисления углерода от -4 до -1. У щелочных и щелочноземельных металлов -1, у остальных чаще всего -4.
2Li + 2C = Li2C2,
Са + 2С = СаС2
4Al+3C = Al4C3
С КРЕМНИЕМ
Реакции протекают при нагревании до высоких температур. Образуются силициды.
4Cs + Si = Cs4Si,
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ
С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений
Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания , образуя растворимые гидроксиды( щелочи ) и водород, алюминий (после разрушения оксидной пленки — амальгирование),
магний при нагревании, алюминий после амальгирования (снятия оксидной пленки амальгамой –сплавы ртути с металлами) – образуются нерастворимые основания и водород.
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑
Сa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2↑
2Аl + 6Н2O = 2Аl(ОН)3 + ЗН2↑
Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды (железо – железную окалину)
Zn + Н2O = ZnO + H2↑
3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2↑
2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂↑
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КИСЛОРОДОМ И ВОДОЙ
На воздухе железо и хром легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3
4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ
Металлы взаимодействуют с оксидами неметаллов и менее активных металлов.
Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3
ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)
8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (термит)
2Mg + CО2 = 2MgO + С
Mg + N2O = MgO + N2↑
Но реакции могут идти и по другому механизму:
Zn + CО2 = ZnO+ CO
3Zn + SО2 = ZnS + 2ZnO
Металлы железо и хром реагируют со оксидами, уменьшая степень окисления
Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O
Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ПЕРОКСИДАМИ
Щелочные металлы при взаимодействии с пероксидами и надпероксидами переводят их в оксиды
2Na + Na2O2 = 2Na2O
3K+ KO2 = 2K2O
6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ (исключение HNO3 и H2SO4 (конц)
Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот → соль и водород.
Мg + 2НС1 = МgСl2 + Н2↑
Al + 2НС1 = Al⁺³Сl₃ + Н2↑
Хром и железо проявляют степень +2
С концентрированной серной и азотной любой концентрации реакции идет по другому механизму:
*Пассивация – металлы не реагируют с концентрированной кислотой без нагревания из-за наличия плотной оксидной плёнки (Al,Cr,Fe).
Золото и платина растворяются только в царской водке (один объем концентрированной (63%-ной) азотной кислоты и три объема концентрированной соляной кислоты), с образованием комплексных соединений золота и платины:
Аu + HNО3 + 4НСl = Н[АuСl4] + NO + 2Н2О
(Тетрахлороаурат(III) водорода (золотохлористоводородная кислота))
ЗРt + 4HNО3 + 18НС1 = ЗН2[РtС16] + 4NО + 8Н2О
(Тетрахлорплатинат(III) водорода (платинохлористоводородная кислота)
7. РЕАКЦИИ С СОЛЯМИ
Активные металлы вытесняют из солей менее активные.
Восстановление из растворов солей:
CuSO4 + Zn = Zn SO4 + Cu
FeSO4 + Cu =
Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 + Сu
Восстановление металлов из расплавов их солей
3Na+ AlCl₃ = 3NaCl + Al
TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti
Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окисления.
2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2
8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ СО ЩЕЛОЧАМИ
Со щелочами взаимодействуют только те металлы, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами ((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др.
РАСПЛАВ → соль металла + водород.
2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2↑ (цинкат натрия)
2Al + 2(NaOH · H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
РАСТВОР → комплексная соль металла + водород.
2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2[Zn+2(OH)4] + H2↑ (тетрагидроксоцинкат натрия)
2Al+2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ОКСИДАМИ
Восстановливает оксиды металлов (неактивных) до простых веществ (водородотермия):
CuO + H₂ = Cu + H₂O
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ (оксидами неметаллов и менее активных металлов)
Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3
ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)
8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (термит)
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УГЛЕРОДА С ОКСИДАМИ
Углерод восстанавливает при нагревании металлы из их оксидов(карботермия), в углекислом газе уменьшает степень окисления
2ZnO + C = 2Zn + CO
4С + Fe₃O₄ = 3Fe + 4CO
4.НЕПОЛНОЕ СГОРАНИЕ БЕСКИСЛОРОДНЫХ КИСЛОТ
Безводные бескислородные кислоты (бинарные соединения) сгорают в атмосфере кислорода
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
7(Б) Тесты ФИПИ 2015 по теме «Физические свойства и строение металлов и неметаллов» блок 1
7(Б) Тесты ФИПИ 2015 по теме «Физические свойства и строение металлов и неметаллов» блок 2
7(Б) Тесты ЕГЭ ФИПИ 2015 к теме «Свойства металлов»
Материал по химии
- Какие реакции нужно знать, чтобы решить ЕГЭ по химии?
- 1) Взаимодействие металлов с кислородом
- 2) Взаимодействие металлов с водой
- 3) Амфотерные металлы
- 4) Амфотерные оксиды и гидроксиды
- 5) Комплексные соли
- 6) Амфотерные соли
- 7) Углерод на ЕГЭ
-
Азот на ЕГЭ
- 9) Фосфор на ЕГЭ
- 10) Сера на ЕГЭ
- 11) Замещение неметаллов
- 12) Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами
- 13) Медь и её соединения
- 14) Серебро и его соединения
- 15) Хром и его соединения
- 16) Железо и его соединения
- 17) Соединения марганца
- 18) Неметаллы с щелочами
- 19) Кислотные оксиды с щелочами
- 20) Гидриды, фосфиды, нитриды, сульфиды, карбиды
- 21) Гидролиз бинарных соединений с ковалентной полярной связью
- 22) Взаимный гидролиз
В данном материале мы рассмотрим только те реакции неорганической химии, что выходят за пределы свойств классов (солей, кислот, оксидов, оснований) и часто встречаются в 8 задании. В материале Вы познакомитесь с самыми популярными реакциями, которые встречаются на экзамене.
Какие реакции нужно знать, чтобы решить ЕГЭ по химии?
1) Взаимодействие металлов с кислородом
- Натрий, как и другие щелочные металлы (кроме лития), а также барий, при взаимодействии с кислородом образуют пероксиды или надпероксиды:
2Na + O2 = Na2O2
Причем, для натрия более характерен пероксид, а для калия – надпероксид:
K + O2 = KO2
- Пероксиды реагируют с холодной и горячей водой по-разному: с холодной водой происходит реакция обмена:
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2
В горячей воде происходит окислительно-восстановительная реакция:
2Na2O2 + H2O = 4NaOH + O2↑
2) Взаимодействие металлов с водой
Основные продукты при взаимодействии металлов с водой можно представить в виде следующей схемы:
Задание 8 ЕГЭ по химии
- Активные металлы, такие как натрий, калий, кальций, легко реагируют с водой, вытесняя водород. Реакции относятся к экзотермическим (проходят с выделением большого количества тепла), натрий и калий так активно реагируют с водой, что при контакте происходит их возгорание.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
- Магний и алюминий тоже образуют гидроксиды, но для реакции необходимо нагревание. Алюминий берут в виде амальгамы.
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2↑
- Металлы средней активности требуют нагревания для взаимодействия с водой, при этом образуется оксид, а не гидроксид:
Zn + H2O = ZnO + H2↑
- Железо при взаимодействии с водой образует окалину (смесь оксида железа II и оксида железа III):
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
- На влажном воздухе железо превращается в бурый гидроксид железа III:
2Fe + 3H2O + 3O2 = 2Fe(OH)3
Задание в формате ЕГЭ с ответом:
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- K + H2O →
- K2O + H2O →
- K + O2 →
- K2O2 + H2Oхолод. →
- KOH
- K2O
- KOH + H2O2
- KOH + H2
- KO2
Пример задания из КИМ ЕГЭ:
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Ba + O2 →
- BaO + H2O →
- Ba + H2O →
- BaO2 + H2O (горяч.) →
- Ba(OH) 2 + O2
- BaO2
- Ba(OH) 2
- BaO
- Ba(OH) 2 + H2
От активности металла зависит продукт реакции
3) Амфотерные металлы
Алюминий, цинк и бериллий отличаются от других металлов тем, что могут вступать во взаимодействие с концентрированными растворами щелочей, понятие «амфотерные металлы» использовано для облегчения поиска, такое понятие не совсем верно.
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2
4) Амфотерные оксиды и гидроксиды
Амфотерные оксиды и гидроксиды реагируют с концентрированными растворами щелочей, причем продукт зависит от агрегатного состояния исходной щелочи: если она твердая, то применяют сплавление и образуется средняя соль, если же щелочь дана в растворенном виде, то образуется комплексная соль. Эти различия очень часто встречаются в задании 8 на ЕГЭ по химии!
- При сплавлении:
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O↑
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O↑
- При растворении в концентрированной щелочи:
BeO + 2KOH + H2O = K2[Be(OH)4]
Be(OH)2 + 2KOH = K2[Be(OH)4]
Можно брать любую щелочь и любой амфотерный оксид или гидроксид.
- Амфотерные оксиды, при сплавлении с солями, вытесняют летучие кислотные оксиды:
Na2CO3 + Al2O3 = 2NaAlO2 + CO2↑
K2SO3 + ZnO = K2ZnO2 + SO2↑
Задание по образцу ФИПИ:
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Be + KOH р-р →
- BeO + KOH р-р →
- BeO + KOH тв. →
- Be(OH) 2 + KOH тв. →
- K2 [Be(OH) 4] + H2O
- K2 [Be(OH) 4] + H2
- K2O + Be(OH) 2
- K2 [Be(OH) 4]
- K2BeO2 + H2O
5) Комплексные соли
- Комплексные соли разлагаются при нагревании с потерей воды:
Na[Al(OH)4] = NaAlO2 + 2H2O
K2[Zn(OH)4] = K2ZnO2 + 2H2O
- Комплексные соли реагируют с сильными кислотами в двух вариантах (при избытке и при недостатке кислоты):
Na[Al(OH)4] + HCl = NaCl + H2O + Al(OH)3↓ (при недостатке кислоты)
Na[Al(OH)4] + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 4H2O (при избытке кислоты)
- Комплексные соли реагируют со слабыми кислотами и летучими кислотными оксидами, получаемые сульфиды, карбонаты, сульфиты алюминия неустойчивы, поэтому вместо них записывают гидроксид амфотерного металла:
2Na[Al(OH)4] + H2S = Na2S + 2Al(OH)3 + 2H2O (при недостатке сероводородной кислоты)
Na[Al(OH)4] + H2S = NaHS + Al(OH)3 + H2O (при избытке сероводородной кислоты)
2Na[Al(OH)4] + CO2 = Na2CO3 + 2Al(OH)3 + H2O (при недостатке углекислого газа)
Na[Al(OH)4] + CO2 = NaHCO3 + Al(OH)3 (в условиях избытка углекислого газа)
Попробуйте решить задание ЕГЭ:
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Na2 [Zn(OH) 4] нагревание →
- Na2 [Zn(OH) 4] + H2S изб. →
- Na2 [Zn(OH) 4] + H2S нед. →
- NaOH тв. + Zn(OH) 2 →
- NaHS + ZnS + H2O
- Na2S + Zn(OH) 2 + H2O
- Na2ZnO2 + H2O
- Na2S + Zn + H2O
- Na2ZnO2 + H2
6) Амфотерные соли
Термин «амфотерные соли» некорректен, однако за последний месяц было более четырех тысяч запросов с таким сочетанием слов, под амфотерными солями школьник понимает соли, в анионе которого стоит амфотерный металл, а также комплексные соли, описанные выше. На самом деле, соли в которых амфотерный металл принадлежит аниону следует относить к самым обычным средним солям. Рассмотрим свойства некоторых из них, например, цинката натрия (Na2ZnO2) и алюмината калия (KAlO2).
- Реагируют с сильными кислотами:
Na2ZnO2 + 4HCl = 2NaCl + ZnCl2 + 2H2O
2KAlO2 + 4H2SO4 = K2SO4 + Al2(SO4)3 + 4H2O
Б) Растворяются в воде с образованием соответствующей комплексной соли:
KAlO2 + 2H2O = K[Al(OH)4]
- Также под амфотерными солями школьники подразумевают соли, содержащие в катионе металл в третьей валентности (что тоже является неверным, это средние соли) или цинк и бериллий, такие соли могут по-разному реагировать с растворами щелочей, например:
AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3 (недостаток щелочи, разбавленный раствор щелочи)
AlCl3 + 4NaOH = NaCl + Na[Al(OH)4] (избыток щелочи, концентрированный раствор щелочи)
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Na2BeO2 + H2SO4 →
- Na2 [Be(OH) 4] + H2SO4 изб. →
- Na2 [Be(OH) 4] + H2SO4 нед. →
- Na2BeO2 + H2O →
- Na2SO4 + BeSO4 + H2O
- Na2SO4 + Be(OH) 2
- Na2SO4 + Be(OH) 2 + H2O
- Na2 [Be(OH) 4]
- NaOH + BeSO4 + H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- AlCl3 + KOH разб. →
- AlCl3 + K2CO3 р-р →
- AlCl3 + KOH конц. →
- Al2O3 + K2CO3 тв. →
- Al(OH) 3 + KCl
- KCl + KAlO2 + H2O
- KAlO2 + CO2
- K[Al(OH) 4] + KCl
- Al(OH) 3 + KCl + CO2
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Ba(OH) 2 нед. + AlCl3 →
- Ba(OH) 2 изб. + AlCl3 →
- Ba(AlO2)2 + HCl →
- Ba[Al(OH) 4]2 + HCl изб. →
- Ba(OH) 2 + AlCl3 + H2O
- BaCl2 + Ba[Al(OH) 4]2
- BaCl2 + AlCl3 + H2O
- BaCl2 + Al(OH) 3 + H2O
- BaCl2 + Al(OH) 3
7) Углерод на ЕГЭ
В задании 8 часто встречаются гидрокарбонаты, рассмотрим их важнейшие свойства на примере гидрокарбоната кальция.
Гидрокарбонаты, как и другие кислые соли, при взаимодействии с щелочами, оксидами, солями, кислотами и при нагревании часто превращаются в средние соли.
- Разложение при нагревании:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
- Взаимодействие с щелочами:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + 2NaOH → CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
- Взаимодействие с кислотами:
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
- Реакция с карбонатами. Эти реакции идут с образованием кислых солей, необходимый для их образования водород поступает из воды, поэтому составители используют такие обозначения как CO2 р-р или CaCO3 влажн., реакция идет по следующей схеме:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
- Углекислый газ
Восстановление углерода активными металлами и углеродом:
CO2 + 2Mg → 2MgO + C
CO2 + C → 2CO
- Реакции с монооксидом углерода:
- CO или угарный газ – хороший восстановитель, реагирует с окислителями:
CO + CuO = CO2 + Cu
CO + Cl2 = COCl2
CO + Br2 = COBr2
2CO + O2 = 2CO2
- Монооксид углерода проявляет и окислительные свойства:
СO + H2 = CH3OH
- Вступает в реакции без изменения степени окисления:
CO + NaOHтв. = HCOONa (при сплавлении)
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- KHCO3 + Ca(OH) 2 →
- Mg(HCO3)2 + H2CrO4 →
- MgCO3 + H2CrO4 →
- Ca(HCO3)2 + KOH →
- Cr2O3 + MgCO3 + H2O
- KOH + Ca(HCO3)2
- CaCO3 + K2CO3 + H2O
- MgCrO4 + H2O + CO2
- CaO + K2CO3 + H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Mg + CO2 →
- MgO + CO2 →
- Mg(HCO3)2 + NaOH →
- MgCl2 + Na2CO3 →
- MgO + C
- MgCO3
- Mg + CO
- MgCO3 + Na2CO3 + H2O
- MgCO3 + NaCl
Азот на ЕГЭ
Очень популярной в заданиях ЕГЭ по химии является азотная кислота, в отличие от обычных кислот, в качестве окислителя выступает не протон водорода, а азот в высшей степени окисления.
В общем, схему реакции кислоты с металлами можно представить в следующем виде:
HNO3 + Me → Me+x(NO3)x + H2O + особый продукт
Особые продукты зависят от характера металла, приведем из в виде таблицы:
Таблица – свойства азотной кислоты
|
Реагент |
HNO3 концентрированная |
HNO3 разбавленная |
|
Активные металлы (металлы IA и IIА-группы в таблице Менделеева) |
N2O (редко NO) |
NH4NO3 (редко N2 или NH3) |
|
Неактивные металлы Cu, Ag, Hg |
NO2 |
NO |
|
Cr, Al, Fe |
На холоде реакция не идёт в следствие пассивации, При нагревании образуется NO2, а металл приобретает степень окисления +3 |
NO (редко N2, N2O) |
|
Металлы средней активности (все остальные металлы, например, Zn, Ni, Co) |
NO2 |
NO (редко N2, N2O) |
|
Au, Pt |
Реакция не идет |
Реакция не идет |
- Примеры реакций металлов с азотной кислотой:
4HNO3 разб. + Al = Al(NO3)3 + NO + 2H2O (при любой температуре)
6HNO3 конц. + Al = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (реакция идет только при нагревании)
10HNO3 разб. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
10HNO3 конц. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
- C другими восстановителями азотные кислоты ведут себя аналогичным образом: у концентрированной продуктом является NO2, а у разбавленной – NO:
FeO + 4HNO3 конц. = Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
3FeO + 10HNO3 разб. = 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
- Азотная кислота реагирует и с неметаллами, например, с серой и углеродом:
6HNO3 конц. + S = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
4HNO3 конц. + С = CO2 + 4NO2 + 2H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- CuO + HNO3 конц. →
- CuO + HNO3 разб. →
- Cu + HNO3 конц. →
- Cu + HNO3 разб. →
- Cu(NO3)2 + H2O + NO2
- CuO + NO2 + O2
- Cu(NO3)2 + H2O
- Cu(NO3)2 + H2O + NO
- CuNO3 + H2O + NO
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- FeO + HNO3 конц. →
- Fe + HNO3 конц. tºC →
- Fe(NO3)2 + HNO3 конц. →
- FeO + HNO3 разб. →
- Fe(NO3)2 + H2O + NO2
- Fe(NO3)3 + H2O + NO2
- Fe(NO3)2 + H2O + NO
- Fe(NO3)3 + H2O + NO
- Fe(NO3)2 + H2O
9) Фосфор на ЕГЭ
- Фосфор выступает в роли окислителя и восстановителя в реакции с щелочами:
4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3↑
Это одна из самых популярных окислительно-восстановительных реакций с фосфором на ЕГЭ по химии.
- оксид фосфора III реагирует с холодными растворами щелочей и водой без изменения степени окисления:
P2O3 + 2KOH + H2O → 2KH2PO3
P2O3 + 3H2O → 2H3PO3 (или HPO2)
- Соединения фосфора III – хорошие восстановители, стремятся превратиться в соединения фосфора V:
P2O3 + окислитель → PO43‒ + продукты восстановления
P2O3 + 4KMnO4 + 10KOH → 2K3PO4 + 4K2MnO4 + 5H2O
P2O3 + 4HNO3 + H2O → 2H3PO4 + 4NO2
- Оксид фосфора V реагирует с водой, образуя ряд кислот:
P2O5 + H2O → 2HPO3 – метафосфорная (в сильном недостатке воды)
P2O5 + 2H2O → H4P2O7 – пирофосфорная (в небольшом недостатке воды)
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 – ортофосфорная (в избытке воды)
- Фосфаты могут образовывать кислые соли, при взаимодействии с фосфорной кислотой:
2K3PO4 + H3PO4 → 3K2HPO4
K3PO4 + 2H3PO4(большой избыток) → 3KH2PO4
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- NaH2PO4 + NaOH нед. →
- NaH2PO4 + NaOH изб. →
- NaH2PO4 изб. + NaOH →
- NaH2PO4 нед. + NaOH →
- Na3PO4 + H2O
- NaH2PO3 + H2O
- Na3PO4 + P2O5
- NaH2PO2 + H2O
- Na2HPO4 + H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- P2O5 + H2O нед. →
- P2O3 + KOH →
- P + KOH →
- P2O5 нед. + H2O →
- K2HPO3 + H2O
- KH2PO2 + PH3
- HPO3
- H3PO4
- HPO2
10) Сера на ЕГЭ
Таблица ‒ Серная кислота
|
Свойства |
Разбавленная H2SO4 |
Концентрированная H2SO4 |
|
Окислительные свойства |
Окислитель за счет протона водорода |
Окислитель за счет серы |
|
Активные металлы |
2Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2 |
8Na + 5H2SO4 = 4Na2SO4 + 4H2O + H2S↑ |
|
Металлы средней активности |
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 |
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + 4H2O + S↓ (в зависимости от концентрации кислоты может выделиться SO2 или H2S) |
|
Al, Cr, Fe |
Как с другими металлами до водорода: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 |
На холоде реакция не идет (пассивация), при нагревании: 2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2 |
|
Металлы средней активности |
Реакция не идет, так как эти металлы не могут вытеснить водород |
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2 |
- Обменная реакция с концентрированной серной кислотой:
NaCl + H2SO4 конц. = NaHSO4 + HCl↑ (при сильном нагревании)
Остальные обменные реакции стандартны и в этом материале рассмотрены не будут.
- Сероводород:
SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2 (кислород в избытке)
2H2S + O2 = 2H2O + 2S↓ (кислород в недостатке)
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- KCl тв. + H2SO4 конц. →
- KI + H2SO4 конц. →
- Fe + H2SO4 конц. tºC →
- FeO + H2SO4 конц. →
- Cl2 + K2SO4 + H2O
- KHSO4 + HI
- KHSO4 + HCl
- I2 + K2SO4 + H2S
- Fe2 (SO4)2 + H2O + SO2
- FeSO4 + H2O
11) Замещение неметаллов
Часто в задании 8 ЕГЭ по химии встречается замещение брома на хлор, или йода на хлор или бром. Галогены могут вытеснять друг друга и другие неметаллы из соединений. Чтобы понимать, какие неметаллы могут вытеснить другие неметаллы, нужно помнить о том, что в ПС Д.И. Менделеева элементы стоят таким образом, что чем правее и выше стоит элемент, тем сильнее проявляются его неметаллические свойства, и тем выше его электроотрицательность. Более электроотрицательные неметаллы могут вытеснять менее электроотрицательные. Так, хлор и бром стоят выше в таблице Менделеева, чем йод, поэтому могут вытеснить его из соединений:
2NaI + Br2 = 2NaBr + I2
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
Хлор может вытеснить бром:
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
Йод не может вытеснить другие галогены, так как расположен в ПС ниже хлора, брома и фтора, но йод может вытеснить те элементы-неметаллы, что стоят левее в Периодической системе, например, серу:
H2S + I2 = 2HI + S
Можно использовать ряд электроотрицательности неметаллов, на реальном ЕГЭ его не будет, легче запомнить Периодический закон, тем более что эти знания также нужны для выполнения задания 2 ЕГЭ по химии.
12) Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами
Более электроотрицательные неметаллы могут окислить менее электроотрицательные неметаллы. То есть те элементы, которые стоят в ПС выше и правее отнимают электроны у тех неметаллов, которые стоят ниже и левее.
Например, хлор, бром и фтор могут окислить йод, серу, фосфор (наиболее популярные на ЕГЭ реакции). В таблице представлены наиболее популярные продукты:
Таблица – взаимодействие неметаллов
|
Восстановители |
Окислители |
|||||
|
F2 |
Cl2 |
Br2 |
I2 |
O2 |
S |
|
|
I2 |
IF7 IF5 |
ICl5 ICl3 ICl |
IBr5 IBr3 IBr |
‒ |
‒ |
‒ |
|
S |
SF6 |
SCl4 |
SBr4 |
‒ |
SO2 |
‒ |
|
P |
PF5 |
PCl5 PCl3 |
PBr5 PBr3 |
PI3 |
P2O3 P2O5 |
P2S3 P2S5 |
|
Si |
SiF4 |
SiCl4 |
SiBr4 |
SiI4 |
SiO2 |
SiS2 |
|
H2 |
HF |
HCl |
HBr |
HI |
H2O |
H2S |
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- S + O2 →
- SO2 + O2 →
- H2S + SO2 →
- S + P →
- S + H2O
- SO2
- P2S3
- SO3
- S3P2
13) Медь и её соединения
2CuCl2 + 4KI = 2CuI↓ + I2 + 4KCl
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 – темно-синий комплекс
Cu2O + 4NH3 + H2O = 2[Cu(NH3)2]OH – прозрачный раствор
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O
14) Серебро и его соединения
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
8AgNO3 + PH3 + 4H2O = H3PO4 + 8Ag + 8HNO3
15) Хром и его соединения
- Соединения хрома II – хорошие восстановители, при взаимодействии с окислителями превращаются в соединения хрома III
4CrO + O2 = 2Cr2O3
CrO + 4HNO3 = Cr(NO3)3 + 2H2O + NO2
- соединения хрома III проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства:
2Na3[Cr(OH)6] + 3Br2 + 4NaOH = 6NaBr + 8H2O + 2Na2CrO4 (хром в степени окисления +3 является восстановителем)
2CrCl3 + H2 = 2CrCl2 + 2HCl (хром в степени окисления +3 является восстановителем)
- Дихроматы – соли, окрашивающие растворы в оранжевый цвет и хроматы – соли желтого цвета устойчивы в разных средах: в кислой среде устойчивы оранжевые дихроматы, а в щелочной – желтые хроматы. В зависимости от среды, они могут взаимно превращаться:
Хромат превращается в дихромат в кислой среде, раствор меняет цвет с желтого на оранжевый.
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Дихромат превращается в хромат в щелочной среде, раствор меняет цвет с оранжевого на желтый.
K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O
В ЕГЭ по химии стали уже традиционными задания с соединениями хрома, особенно с дихроматами, в основном встречается их окислительно-восстановительные свойства:
16) Железо и его соединения
- Железо реагирует с концентрированной азотной и серной кислотой только при нагревании, с разбавленными кислотами реагирует при нормальных условиях, например:
Fe + 6HNO3 конц = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (при нагревании)
- Взаимодействие железа с галогенами и галогенводородами:
Таблица – Железо с галогенами и галогеноводородами
|
С галогенами |
С галогенводородом |
|
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 |
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 |
|
2Fe + 3Br2 = 2FeBr3 |
Fe + 2HBr = FeBr2 + H2 |
|
Fe + I2 = FeI2 |
Fe + 2HI = FeI2 + H2 |
- Соединения двухвалентного железа – хорошие восстановители, с окислителями превращаются в соединения трехвалентного железа:
FeO + 4HNO3 конц = Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
- Железная окалина – двойной оксид Fe3O4 или FeO·Fe2O3, проявляет как окислительные (за счет оксида железа III), так и восстановительные (за счет железа II) свойства, а также растворяется в кислотах, образуя две соли (железа II и железа III)
Fe3O4 + 4H2SO4 разб. = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O (оксиды железа растворились в разбавленной серной кислоте без изменения степени окисления)
Fe3O4 + 8KI + 4H2SO4 = 3FeI2 + 4K2SO4 + I2 + 4H2O (железная окалина проявляет окислительные свойства за счет наличия железа III)
Fe3O4 + 10HNO3конц = 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O (железная окалина проявляет восстановительные свойства за счет железа II)
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Fe + I2 →
- Fe + Cl2 →
- Fe + HCl →
- Fe + O2 →
- FeI3
- FeCl2
- FeI2
- FeCl3
- FeO
- Fe3O4
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- Fe + CuSO4 →
- Fe + H2SO4 р-р →
- Fe + H2SO4 конц. tºC →
- Fe + H2O + O2 →
- FeSO4 + Cu
- FeSO4 + H2
- Fe2(SO4)3 + Cu
- Fe2 (SO4)3 + H2
- Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe(OH) 3
17) Соединения марганца
- Марганец в степени окисления +7 проявляет окислительные свойства. Продукты его восстановления зависят от среды:
Примеры реакция перманганата калия:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
2KMnO4 + 6KI + 4H2O = 2MnO2 + 3I2 + 8KOH
2KMnO4 + SO2 + 4KOH = K2SO4 + 2K2MnO4 + 2H2O
- Марганец в степени окисления +4 проявляет как окислительные. Так и восстановительные свойства.
Окислительные свойства чаще проявляет в кислой среде, восстанавливаясь до катиона +2.
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
MnO2 + 2KI + 2H2SO4 = MnSO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O
MnO2 + H2O2 + H2SO4 → O2 + MnSO4 + 2H2O
В) Марганец в степени окисления +4 проявляет и восстановительные свойства, окисляясь до +6 в щелочной среде, и до +7 в кислой:
MnO2 + Br2 + 4KOH = K2MnO4 + 2KBr + 2H2O
- Соединения марганца II, например, MnSO4 проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства.
Окислительные свойства проявляет в реакциях с более активными металлами, например, с алюминием:
3MnSO4 + 2Al = 3Mn + Al2(SO4)3
Восстановительные свойства проявляет при взаимодействии с типичными окислителями.
2MnSO4 + 5PbO2 + 3H2SO4 = 2HMnO4 + 5PbSO4 + 2H2O
3MnSO4 + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4
3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH = 3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 + 6H2O
18) Неметаллы с щелочами
- Галогены с щелочами:
Хлор, бром и йод реагируют с щелочами при разных условиях. На холоде окисления галогена происходит чаще до степени окисления +1 (восстановление в любых условиях происходит до степени окисления ‒1). Описать данную реакцию можно уравнением:
Г2 + 2NaOH = NaГ + NaГO + H2O (вместо гидроксида натрия можно взять любую щелочь, содержащую одновалентный металл: K, Cs, Rb)
2Г2 + 2Ca(OH)2 = CaГ2 + Ca(ГO)2 + 2H2O (вместо гидроксида кальция можно брать гидроксид бария и стронция).
Где Г = I, Cl, Br
Например:
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
При нагревании окисление галогена часто проходит до степени окисления +5:
3Г2 + 6NaOH = 5NaГ + NaГO3 + 3H2O
6Г2 + 6Ca(OH)2 = 5CaГ2 + Ca(ГO3)2 + 6H2O
Например:
3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
6Cl2 + 6Ca(OH)2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O
Обращайте внимание на температуру, от Вашей внимательности зависят Ваши баллы на ЕГЭ по химии!
- Сера, селен и теллур тоже реагируют с щелочами по одной схеме:
3Э + 6NaOH = 2Na2Э + Na2ЭO3 + 3H2O
3Э + 3Ca(OH)2 = 2CaЭ + CaЭO3 + 3H2O
Например:
3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
3S + 3Ca(OH)2 = 2CaS + CaSO3 + 3H2O
- Фосфор с щелочами:
4P + 3NaOH + 3H2O = 3NaH2PO2 + PH3↑
- Кремний с щелочами:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- S + NaOH →
- SO2 + NaOH →
- SO3 + NaOH →
- H2S + NaOH →
- NaHS + S + H2O
- Na2SO4 + H2O
- Na2S + Na2SO3 + H2O
- Na2SO3 + H2O
- Na2S + H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- P + NaOH →
- P2O3 + NaOH →
- P2O5 + NaOH изб. →
- P2O5 + NaOH нед. →
- NaH2PO2
- NaH2PO3
- Na3P
- Na3PO4
- NaH2PO4
19) Кислотные оксиды с щелочами
Кислотные оксиды реагируют с щелочами, образуя соль и воду, к нестандартным реакциям относят взаимодействие диоксида азота с щелочами, продукты которого зависят от наличия в среде кислорода:
2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O
4NO2 + 4NaOH + O2 = 4NaNO3 + 2H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- NaOH + Cl2O →
- NaOH + NO2 + O2 →
- NaOH + Cl2O3 →
- NaOH + HNO3 →
- NaClO + H2O
- NaCl + HCl
- NaClO2 + H2O
- NaNO3 + H2O
- NaNO2 + NaNO3 + H2O
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- NaOH + SO2 →
- NaOH + SO3 →
- NaOH + NO2 →
- NaOH + P2O5 →
- NaNO3 + NaNO2 + H2O
- Na2SO4 + H2O
- NaNO2 + H2O
- NaH2PO4
- NaH2PO3
- Na2SO3 + H2O
20) Гидриды, фосфиды, нитриды, сульфиды, карбиды
Многие неметаллы реагируют с активными металлами, образуя соли или солеподобные вещества, легко гидролизующиеся в воде или кислотах.
Для начала рассмотрим схемы образования этих веществ. В них неметалл часто проявляет низшую степень окисления (значение низшей степени окисления легко определяется по номеру группы: для этого от номера группы нужно отнять 8, например, для азота это будет 5 ‒ 8 = ‒3)
Таблица – Степени окисления, которые принимают неметаллы при взаимодействии с активными металлами:
|
С |
Si |
N и P |
S, Se, Te |
F, Cl, Br, I |
|
‒4 (с Na, K, Al) ‒1 (с Ca, Mg) |
‒4 |
‒3 |
‒2 |
‒1 |
|
Карбиды |
Силициды |
Нитриды и фосфиды |
Сульфиды, селениды, теллуриды |
Фториды, хлориды, бромиды, йодиды |
Степени окисления активных металлов равны номеру группы, в которой они стоят в ПС.
4Na + C = Na4C
4Al + 3C = Al4C3
Ca + 2C = CaC2
4K + Si = K4Si
3Ca + N2 = Ca3N2
3K + P = K3P
2Al + 3S = Al2S3
Ba + Cl2 = BaCl2
Практически все эти вещества, за исключением некоторых сульфидов и галогенидов (хлоридов, бромидов, йодидов, фторидов) неустойчивы в растворах и подвергаются мгновенному гидролизу, который стоит рассматривать как обычную обменную реакцию с водой:
K3P + 3HOH = 3KOH + PH3↑
Na4Si + 4HOH = 4NaOH + SiH4↑
Ca3N2 + 6HOH = 3Ca(OH)2 + 2NH3↑
Продукт гидролиза карбидов зависит от степени окисления углерода в исходном веществе: если она равна ‒1, то образуется ацетилен (C2H2), а если ‒4, то метан (CH4).
Al4C3 + 12HOH = 4Al(OH)3 + 3CH4↑
CaC2 + 2HOH = Ca(OH)2 + C2H2↑
Так же происходит их кислотный гидролиз:
Al4C3 + 12HCl = 4AlCl3 + 3CH4↑
Ba3P2 + 3H2SO4 = 3BaSO4 + 2PH3↑
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- MgC2 + H2O →
- Na4C + H2O →
- Mg3P2 + H2O →
- Na3P + H2O →
- NaOH + C2H2
- Mg(OH) 2 + CH4
- Mg(OH) 2 + PH3
- NaOH + CH4
- Mg(OH) 2 + C2H2
- NaOH + PH3
21) Гидролиз бинарных соединений с ковалентной полярной связью
При гидролизе бинарных соединений неметаллов важно помнить, что степень окисления неметаллов не изменяется, из неметалла с положительной степенью окисления образуется кислотный гидроксид (кислородсодержащая кислота), из отрицательно заряженного неметалла образуется бескислородная кислота:
PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl
SF6 + 4H2O = H2SO4 + 6HF
ICl3 + 2H2O = HIO2 + 3HCl
Для образования гидроксидов неметаллов можно воспользоваться следующей таблицей:
|
Степень окисления неметалла |
Э+1 |
Э+3 |
Э+4 |
Э+5 |
Э+6 |
Э+7 |
|
Соответствующая кислота (кислотный гидроксид) |
НЭО |
HЭO2 Или H3ЭO3 |
H2ЭO3 |
HЭO3 Или H3ЭO4 |
H2ЭO4 |
HЭO4 |
|
Примеры |
HClO |
HClO2 H3PO3 |
H2SO3 |
HIO3 H3PO4 |
H2SO4 |
HClO4 |
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- ICl + H2O →
- ICl3 + H2O →
- ICl5 + H2O →
- ICl7 + H2O →
- HClO3 + HI
- HIO + HCl
- HIO4 + HCl
- HIO2 + HCl
- HIO3 + HCl
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- PCl3 + H2O →
- SCl4 + H2O →
- SiCl4 + H2O →
- PCl5 + H2O →
- H2SO4 + HCl
- H2SiO3 + HCl
- H3PO3 + HCl
- SO2 + HCl
- HPO3 + HCl
22) Взаимный гидролиз
При взаимодействии некоторых солей могут образоваться новые соли, неустойчивые в растворах, в таких случаях в таблице растворимости на пересечении катиона и аниона мы видим прочерк (не существует или необратимо разлагается водой), например, сульфид алюминия:
Сульфид алюминия образуется в реакциях между растворимыми сульфидами и солями алюминия:
3Na2S + 2AlCl3 = 6NaCl + Al2S3
Но данная запись неверна, так как сульфида алюминия не существует в растворах, записываем уравнение гидролиза этой соли:
Al2S3 + 6HOH = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Объединим первое уравнение со вторым(левую часть первого уравнение соединяем с левой частью второго уравнения, а правую с правой, все коэффициенты сохраняем):
3Na2S + 2AlCl3 + Al2S3 + 6H2O = 6NaCl + Al2S3 + 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Сокращаем сульфид алюминия, так как он есть и в правой части реакции, и в левой:
3Na2S + 2AlCl3 + 6H2O = 6NaCl + 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ — так выглядит реакция взаимодействия растворов сульфида натрия и хлорида алюминия.
Рассмотрим еще один пример — взаимодействие карбоната калия и нитрата железа III:
3K2CO3 + 2Fe(NO3)3 = Fe2(CO3)3 + 6KNO3
Образовавшийся карбонат железа III разлагается в воде:
Fe2(CO3)3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑
Соединяем два уравнения:
3K2CO3 + 2Fe(NO3)3 + Fe2(CO3)3 + 3H2O = Fe2(CO3)3 + 6KNO3 + 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑
Сокращаем карбонат железа III с обеих сторон:
3K2CO3 + 2Fe(NO3)3 + 3H2O = 6KNO3 + 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑
Взаимный гидролиз попался мне на реальном досрочном ЕГЭ по химии 2022 во второй части!
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- CrCl3 + NaOH изб. →
- CrCl3 + NaOH нед. →
- CrCl3 + Na2S р-р →
- Cr2O3 + Na2SO3 →
- Cr(OH) 3 + NaCl + SO2
- NaCl + Cr(OH) 3
- Cr(OH) 3 + NaCl + H2S
- NaCrO2 + SO2
- Na3 [Cr(OH) 6] + NaCl
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- AlCl3 + K2CO3 р-р →
- AlCl3 + KOH изб. →
- AlCl3 + KOH нед. →
- Al2O3 + K2CO3 →
- KCl + K[Al(OH) 4]
- Al(OH) 3 + KCl + CO2
- Al2 (CO3)3 + KCl
- KAlO2 + CO2
- Al(OH) 3 + KCl
Классификация кислот
Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:
1) Наличие атомов кислорода в кислоте
| Кислородсодержащие | Бескислородные |
| H3PO4,HNO3,HNO2,H2SO4,H3PO4,H2CO3,H2CO3, HClO4 все органические кислоты (HCOOH, CH3COOH и т.д.) | HF, HCl, HBr, HI, H2S |
2) Основность кислоты
Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H+, а также замещаться на атомы металла:
| одноосновные |
двухосновные |
трехосновные |
| HBr, HCl, HNO3, HNO2, HCOOH, CH3COOH |
H2SO4, H2SO3, H2CO3, H2SiO3 |
H3PO4 |
3) Летучесть
Кислоты обладают различной способностью улетучиваться из водных растворов.
| Летучие | Нелетучие |
|
H2S, HCl, CH3COOH, HCOOH |
H3PO4, H2SO4, высшие карбоновые кислоты |
4) Растворимость
| Растворимые | Нерастворимые |
| HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2SO3, H2SO4, HNO3, HNO2, H3PO4, H2CO3, CH3COOH, HCOOH | H2SiO3, высшие карбоновые кислоты |
5) Устойчивость
| Устойчивые | Неустойчивые |
| H2SO4, H3PO4, HCl, HBr, HF | H2CO3, H2SO3 |
6) Способность к диссоциации
|
хорошо диссоциирующие (сильные) |
малодиссоциирующие (слабые) |
|
H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 |
H2CO3, H2SO3, H2SiO3 |
7) Окисляющие свойства
|
слабые окислители (проявляют окислительные свойства за счет катионов водорода H+) |
сильные окислители (проявляют окислительные свойства за счет кислотообразующего элемента) |
|
практически все кислоты кроме HNO3 и H2SO4 (конц.) |
HNO3 любой концентрации, H2SO4 (обязательно концентрированная) |
Химические свойства кислот
1. Способность к диссоциации
Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:
либо в таком виде: HCl = H+ + Cl—
либо в таком: HCl → H+ + Cl—
По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.
В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать в уравнении вместо знака две стрелки
. Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:
CH3COOH CH3COO— + H+
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов H+ :
H3PO4 H+ + H2PO4—
H2PO4— H+ + HPO42-
HPO42- H+ + PO43-
Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H3PO4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H2PO4— , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO42-. Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков, вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H+.
Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:
H2SO4 2H+ + SO42-
2. Взаимодействие кислот с металлами
Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H2SO4(конц.) и HNO3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:
H2SO4(разб.) + Zn ZnSO4 + H2
2HCl + Fe FeCl2 + H2
Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H2SO4 (конц.) и HNO3, то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.
3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами
Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:
H2SO4 + ZnO ZnSO4 + H2O
6HNO3 + Fe2O3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
H2SiO3 + FeO ≠
4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами
HCl + NaOH H2O + NaCl
3H2SO4 + 2Al(OH)3 Al2(SO4)3 + 6H2O
5. Взаимодействие кислот с солями
Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:
H2SO4 + Ba(NO3)2 BaSO4↓ + 2HNO3
CH3COOH + Na2SO3 CH3COONa + SO2↑ + H2O
HCOONa + HCl HCOOH + NaCl
6. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот
Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).
Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4 без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.
В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.
Высокая окислительная способность концентрированной серной и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:
7. Восстановительные свойства бескислородных кислот
Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:
4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
16HBr + 2KMnO4 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2
14НI + K2Cr2O7 3I2↓ + 2Crl3 + 2KI + 7H2O
Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.
6HI + Fe2O3 2FeI2 + I2↓ + 3H2O
2HI + 2FeCl3 2FeCl2 + I2↓ + 2HCl
Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H2S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы:
2H2S + SO2 3S↓+ 2H2O
Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Классификация неорганических веществ
Кислоты – сложные вещества, которые при взаимодействии с водой образуют в качестве катионов только ионы Н+ (или Н3О+).
По растворимости в воде кислоты можно поделить на растворимые и нерастворимые. Некоторые кислоты самопроизвольно разлагаются и в водном растворе практически не существуют (неустойчивые). Подробно про классификацию кислот можно прочитать здесь.
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 + H2O → H2SO4
При этом оксид кремния (IV) с водой не реагирует:
SiO2 + H2O ≠
2. Взаимодействие неметаллов с водородом. Таким образом получают только бескислородные кислоты.
Неметалл + водород = бескислородная кислота
Например, хлор реагирует с водородом:
H20 + Cl20 → 2H+Cl—
3. Электролиз растворов солей. Как правило, для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образованных кислотным остатком кислородсодержащих кислот. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.
Например, электролиз раствора сульфата меди (II):
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + 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 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + 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 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
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 + H2O → H3O+ + Cl–
Многоосновные кислоты диссоциируют cтупенчато.
Например, сернистая кислота диссоциирует в две ступени:
H2SO3 ↔ H+ + HSO3–
HSO3– ↔ H+ + SO32–
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 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 + 2H2O
При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с нерастворимой кремниевой кислотой.
Cu(OH)2 + H2SiO3 ≠
С сильными основаниями (щелочами) и соответствующими им оксидами реагируют любые кислотами.
Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами — и сильными, и слабыми. При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации. 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 + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O
При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 1:2 образуются гидрофосфаты:
2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.
3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O
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:
3CH3COOH + Al(OH)3 → (CH3COO)3Al + 3H2O
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 H2SO3 и др.).
Например, йодоводород можно окислить хлоридом меди (II):
4HI— + 2Cu+2 Cl2 → 4HCl + 2Cu+I + I20
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
Например, соляная кислота взаимодействует с нитратом серебра в растворе:
Ag+NO3— + H+Cl— → Ag+Cl—↓ + H+NO3—
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 + H2O + CO2
7. 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 + H2O
Ещё пример: гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:
H3PO4 + K2HPO4 → 2KH2PO4
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:
2H2SO4 + (CuOH)2CO3 → 2CuSO4 + 3H2O + 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 + H2O
8. 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 H2SO4, фосфорная кислота H3PO4, плавиковая кислота HF, бромоводородная HBr и йодоводородная кислоты HI и др.
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+2Cl2 + H20
Кислоты-окислители (азотная кислота HNO3 любой концентрации и серная концентрированная кислота H2SO4(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. Определять их лучше по специальным правилам. Эти правила подробно разобраны в статье Окислительно-восстановительные реакции. Я настоятельно рекомендую выучить их наизусть.
9. Некоторые кислоты разлагаются при нагревании.
Угольная H2CO3, сернистая H2SO3 и азотистая HNO2 кислоты разлагаются самопроизвольно, без нагревания:
H2CO3 → H2O + CO2
H2SO3 → H2O + SO2
2HNO2 → NO + H2O + NO2
Кремниевая H2SiO3, йодоводородная HI кислоты разлагаются при нагревании:
H2SiO3 → H2O + SiO2
2HI → H2 + I2
Азотная кислота HNO3 разлагается при нагревании или на свету:
4HNO3 → O2 + 2H2O + 4NO2













Азот на ЕГЭ















