В 11 задании продолжается тема химических свойств, на этот раз уже кислот и оснований.
Теория к заданию №11 ОГЭ по химии
Кислоты
Напомню, что кислоты - это химические соединения, диссоциирующие на протоны (H+). Примеры простейших кислот - соляная (HCl), серная (H2SO4), азотная (HNO3).
Основания
Основания же - вещества, диссоциирующие на гидроксид ионы (OH-).
Простейшими примерами являются едкий калий и натрий (KOH и NaOH). Едкими их называют, кстати, неспроста. Они действительно разъедают и щиплют при попадании на кожу. Поэтому опасность их не стоит недооценивать.
Итак, перейдем к рассмотрению химических свойств данных классов.
Химические свойства кислот
Классификацию кислот мы рассматривали в . Я рекомендую перед дальнейшем изучением химических свойств вспомнить классификацию кислот для общего понимания.
Итак, перейдем к рассмотрению свойств кислот:
- реакция с основными оксидами : в качестве примера приведена реакция оксида кальция с соляной кислотой. В данной реакции продуктами являются соль - хлорид кальция, которым посыпают дороги в гололёд, и вода, которую мы пьем каждый день.
- реакция с амфотерными оксидами , например оксидом цинка:
- реакция кислот со щелочами носит название нейтрализации. Как пример, приведена реакция едкого натра с соляной кислотой, продуктами являются соль (в данном примере поваренная) и вода.
- обменные реакции с солями , если в результате реакции образуется нерастворимое вещество либо газ. В качестве примера приведена реакция хлорида бария с серной кислотой, в результате которой образуется осадок сульфата бария и летучий хлороводород.
- реакция с нерастворимыми основаниями , например гидроксида меди с серной кислотой:
- вытеснение слабых кислот из растворов их солей , например солей фосфорной кислоты хлороводородной кислотой:
- реакция с металлами , стоящими в ряду напряжений до водорода - пример - реакция магния с соляной кислотой:
Химические свойства оснований
Перед изучением химических свойств оснований, полезно вспомнить классификацию оснований из .
Итак, перейдем к разбору химических свойств оснований:
- вышеприведенная реакция с кислотами - реакция нейтрализации
- реакция с амфотерными основаниями , например, гидроксидом цинка и алюминия:
- реакция с кислотными оксидами с образованием соли и воды. Пример - реакция едкого натрия с оксидом кремния (травление стекла):
- обменные реакции с солями , если образуется осадок или газ (аммиак). Пример - реакция гидроксида бария с сульфатом натрия:
Разбор типовых вариантов заданий ОГЭ по химии
Первый вариант задания
В реакцию с соляной кислотой вступает:
- нитрат серебра
- нитрат бария
- серебро
- оксид кремния
Рассмотрим каждый случай:
- Соляная кислота и нитрат серебра. Так как нитрат серебра - соль, обменная реакция возможна, если продукт реакции осадок либо газ. В качестве продукта может образоваться азотная кислота (растворима) и хлорид серебр а (нерастворим - белый творожистый осадок ). Значит, реакция возможна и ответ нам подходит.
- Нитрат бария и соляная кислота. Продукты данной реакции обмена растворимы (азотная кислота и хлорид бария), поэтому реакция не идет .
- Серебро стоит в ряду напряжений после водорода, поэтому не реагирует с кислотами-неокислителям и.
- Оксид кремния - кислотный оксид и с кислотами не реагирует .
Это вещества молекулярного строения. Атомы в молекулах кислот связаны ковалентными полярными связями. Чем больше поляризована связь между атомом водорода, способным отщепляться, и электроотрицательным атомом (кислорода, серы или атомом галогена), то тем более эта связь склонна диссоциировать по гетеролитическому пути. А значит, тем больше в растворе будет катионов водорода и тем кислее будет среда. Большое значение имеет не только полярность, но и поляризуемость связи. Поляризуемость - это способность связи поляризоваться под действием определенных реагентов. Например, молекул воды.
Классификация кислот
Классификация кислот по содержанию атомов кислорода, по количеству атомов водорода, по растворимости и другим признакам. См. Табл. 1.
|
Признаки классификации |
Группы кислот |
Пример |
|
Наличие кислорода |
||
|
Бескислородные |
||
|
Основность (число атомов водорода, способных замещаться на металл) |
Одноосновные |
|
|
Двухосновные |
||
|
Трёхосновные |
||
|
Растворимость |
Растворимые |
|
|
Нерастворимы |
||
|
Летучесть |
||
|
Нелетучие |
||
|
Степень электролитической диссоциации |
Н2SO4, HNO3, HCl |
|
|
Стабильность |
Стабильные |
H3PO4, Н2SO4, HCl |
|
Нестабильные |
1. Реакция с металлами .
Металлы, расположенные в ряду напряжений металлов (Рис. 1.) до водорода, вытесняют водород из кислот.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
С концентрированной азотной и серной кислотой реакции идут за счет анионного остатка. Водород не выделяется. Рис. 2.
Cu + 4HNO3(конц) = Cu (NO3)2 + 2NO2 + H2O
Cu + 2H2SO4(конц) = Cu SO4 + SO2 + H2O
2. Реакция с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды.
K2O+ HNO3 = KNO3 + H2O
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
3. Реакция с солями. Кислоты реагируют с растворами солей, если в результате реакции один из продуктов выпадает в осадок, поскольку образование нерастворимых соединений смещает равновесие вправо и делает её практически необратимой.
Н2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ +2 HCl
H2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓ +2 HCl
4. Реагируют с основаниями и амфотерными гидроксидами.
KOН+ HNO3 = KNO3 + H2O
Al(OН)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
5. Обнаружение кислот при помощи кислотно-основных индикаторов.
В кислой среде лакмус приобретает красную окраску. Метиловый оранжевый - красную, а фенолфталеиновый - бесцветный.
Основные способы получения кислот
1. Бескислородные кислоты можно получить из простых веществ.
2. Кислородсодержащие кислоты можно получить гидратацией соответствующих кислотных оксидов.
N2O5 + H2O → 2HNO3
SO3 + H2O → H2SO4
3. Получение кислот вытеснением слабых кислот сильными, летучих - нелетучими, растворимых - нерастворимыми. Например, сильная соляная кислота вытесняет слабую уксусную из растворов их солей.
СH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl
NaСl (тв.) + H2SO4= NaНSO4 + HCl
4. Кислоты можно получить при гидролизе некоторых солей или галогенидов.
Al2 S3 +6 H2O → 2Al (OH)3↓+ 3H2S
PCl5 + H2O → H3PO4 + 5HCl
Теория кислот и оснований Сванте Аррениуса. Она базируется на теории электролитической диссоциации. Согласно ей, кислоты - это вещества, образующие в водном растворе гидратированные ионы водорода и анионы кислотного остатка. А соответственно, основания - это вещества, диссоциирующие в водном растворе на катионы металла и анионы гидроксогруппы.
Теория Брёнстеда и Лоури. Согласно этой теории, кислоты - это молекулы или ионы, которые в данной реакции являются донорами протонов, а основания - это молекулы или ионы, которые принимают протоны, т. е. акцепторы.
В органической химии существует теория Льюиса. Кислота - это молекула или ион, имеющая вакантные валентные орбитали, вследствие чего они способны принимать электронные пары, например, ионы водорода, ионы металлов, некоторые оксиды, а также ряд солей. Кислоты Льюиса, не содержащие ионов водорода, называются апротонными. Протонсодержащие кислоты рассматриваются, как частный случай класса кислот.
Основание по теории Льюиса - это молекула или ион, способные быть донорами электронных пар: все анионы, аммиак, амины, вода, спирты, галогены .
Пример реакции между кислотами и основаниями Льюиса .
AlCl3+ Cl- → Cl4-
Это взаимодействие лежит в основе галогенирования ароматических соединений.
Теория Усановича. В этой теории кислота - это частица, которая способна отщеплять катионы или присоединять анионы. Соответственно, основание наоборот. Этой теорией пользуются очень редко, потому что она получилась слишком общей. Согласно ей, любые взаимодействия с участием ионов можно свести к кислотно-основным. А это не очень удобно..
Для количественной характеристики того, как кислота диссоциирует на ионы, кроме понятия степени электролитической диссоциации используют понятие константа диссоциации . Константа диссоциации - это вид константы равновесия, которая показывает склонность некоторого большого объекта (кислоты, соли или комплексного соединения) обратимо диссоциировать с образованием более маленьких объектов. Константа диссоциации определяется как произведение концентраций ионов в степени их стехиометрических коэффициентов, делённое на недиссоциированную форму.
В случае диссоциации вещества с многовалентными ионами, диссоциация происходит ступенчато. Для каждой ступени существует собственное значение константы диссоциации.
Пример диссоциации трехосновной борной кислоты H 3 BO 3 .
I ступень: Н3ВО3 ↔ Н+ + Н2ВО3-
I ступень: Н2ВО3- ↔ Н+ + НВО32-
I ступень: НВО32- ↔ Н+ + ВО33-
Выражение констант диссоциации по каждой из этих ступеней будет выглядеть так:
Из значения констант диссоциации делаем вывод, что многоосновные вещества в основном диссоциируют по первой ступени.
В организме человека большую роль играют три неорганических кислоты. Это - фосфорная кислота, угольная и соляная. Фосфорная кислота входит в состав буферных систем крови. Буферными называются такие растворы, которые при добавлении небольших количеств кислот или оснований изменяют свой водородный показатель рН. Эти системы нужны для того, чтобы поддерживать кислотность крови в определенном и довольно узком интервале. Остатки фосфорной кислоты входят в остатки многих биологически активных веществ, например нуклеиновых кислот и многих ферментов. Наши кости состоят из гидроксида фосфата кальция Сa10(PO4)6(OH)2 или гидроксиапатита кальция, а зубы включают в себя фторапатит кальция Сa10(PO4)6F2. Рис. 8.
Угольная кислота также входит в состав буферных систем крови. За счёт действия легких такие системы можно быстро и легко регулировать и можно варьировать количество углекислого газа в крови.
Соляная кислота содержится в желудочном соке. Она способствует денатурации и набуханию белков, что облегчает их последующее расщепление ферментами. Она создает кислую среду, необходимую для действия ферментов. Она ответственна за антибактериальную среду желудочного сока.
ИСТОЧНИКИ
источник видео - https://www.youtube.com/watch?v=KqOwvPrN8W4
источник презентации - http://ppt4web.ru/khimija/kisloty5.html
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Преподаватель: Грудинина Татьяна Викторовна Тема урока: Кислоты
Цели урока: Обобщить и закрепить знания о классификации, номенклатуре, свойствах органических и неорганических кислот Научить объяснять общность химических свойств неорганических и органических кислот Научить правильно составлять уравнения реакций в молекулярном и ионном виде
Определение кислот Кислоты в природе Классификация кислот Химические свойства кислот Получение кислот Применение кислот План урока:
Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только гидратированные ионы водорода (H 3 O +) . 1. Определение кислот
В 1923г. была предложена протолитическая теория Бернстедом-Лаури. Кислоты – это молекулы или ионы, которые являются донорами катионов водорода Н + . Катион Н + называется протоном, поэтому теория называется протолитической. Согласно электронной теории кислот и оснований американского химика Г.Н. Льюиса кислоты – это реагенты, которые являются акцепторами электронов.
2. Кислоты в природе Кислотные дожди (азотная, сер ная кислоты) Кислоты в пище (яблочн ая, щавелевая, лимонная, молочная, масл яная, кофейная и другие) «Химическое оружие» животных и растений. Муравей при укусе впрыскивает яд, содержащий муравьиную кислоту. Ее использует и крапива.
Паук педипальпида стреляет в своих врагов струйкой, состоящей из уксусной кислоты. Плоские тысяченожки используют яд пострашнее – пары синильной кислоты. Мухоморы используют иботеновую кислоту и ее сложное соединение – мусцимол. Разрушение горных пород и образование почвы. Лишайники могут выделять кислоты, способные превращать гранит в труху.
Витамины: аскорбиновая, фолиевая, оротовая, пангамовая, никотиновая и другие. Гиалуроновая кислота – основной компонент смазки суставов. Аминокислоты образуют белки. Соляная кислота в желудке активирует фермент пепсиноген, разлагающий белки пищи, а также уничтожает гнилостную микрофлору. Кислоты в организме человека.
По составу: Кислородосодержащие: Н NO 3 , H 2 SO 3 ; Бескислородные: HCl , H 2 S . По основности: (основность кислоты определяется числом катионов, которые образуются при диссоциации) . Одноосновные: HBr , HNO 2 ; Двухосновные: H 2 S , H 2 SO 4 ; Многоосновные: H 3 PO 4 . Задание. Назвать кислоты и дать им классификацию: HClO 3 , H 2 S , H 3 PO 4 , HBr . 3. Классификация кислот:
Взаимодействие с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода. 4. Химические свойства кислот: окислитель, восстановление восстановитель, окисление ацетат магния
Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами. Самостоятельно:
Взаимодействие с растворимыми и нерастворимыми основаниями. Могут образовывать средние и кислые соли. Это реакции нейтрализации. Самостоятельно: 1 моль (избыток) 1 моль гидросульфат натрия (кислая соль) 1 моль 2моль сульфат натрия (средняя соль)
Взаимодействие с солями Сильная кислота способна вытеснить слабую кислоту даже из нерастворимой соли. Самостоятельно:
Соляная кислота Для растворения окалины и ржавчины при никелировании, хромировании, цинковании и т.п. стальных и чугунных изделий Для снятия накипи в паровых котлах Плавиковая кислота HF . Пропитывают древесину для предохранения от термитов и других насекомых. Применение кислот
Серная кислота Для производства фосфорных и азотных удобрений В производстве взрывчатых веществ Искусственных волокон Красителей Пластмасс Заливка аккумуляторов
Азотная кислота Производство азотных удобрений Взрывчатых веществ Лекарственных веществ Красители Пластмассы Искусственные волокна
Задание 1. Напишите формулы и дайте характеристику кислотам на основе их классификации: кремниевая кислота, плавиковая кислота. Задание 2. С какими веществами будет реагировать фосфорная кислота: К, SO 2 , Na 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , MgO , Ag , Ba (OH) 2 . Закрепление
Задание 1. H 2 SiO 3 – кислородсодержащая, двухосновная, нерастворимая, слабая HF – бескислородная, одноосновная, растворимая, слабая Задание 2. Ответы
Спасибо за урок!!!
Кислотами называются сложные вещества, в состав молекул которых входят атомы водорода, способные замещаться или обмениваться на атомы металла и кислотный остаток.
По наличию или отсутствию кислорода в молекуле кислоты делятся на кислородсодержащие (H 2 SO 4 серная кислота, H 2 SO 3 сернистая кислота, HNO 3 азотная кислота, H 3 PO 4 фосфорная кислота, H 2 CO 3 угольная кислота, H 2 SiO 3 кремниевая кислота) и бескислородные (HF фтороводородная кислота, HCl хлороводородная кислота (соляная кислота), HBr бромоводородная кислота, HI иодоводородная кислота, H 2 S сероводородная кислота).
В зависимости от числа атомов водорода в молекуле кислоты кислоты бывают одноосновные (с 1 атомом Н), двухосновные (с 2 атомами Н) и трехосновные (с 3 атомами Н). Например, азотная кислота HNO 3 одноосновная, так как в молекуле её один атом водорода, серная кислота H 2 SO 4 – двухосновная и т.д.
Неорганических соединений, содержащих четыре атома водорода, способных замещаться на металл, очень мало.
Часть молекулы кислоты без водорода называется кислотным остатком.
Кислотные остатки могут состоять из одного атома (-Cl, -Br, -I) – это простые кислотные остатки, а могут – из группы атомов (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) – это сложные остатки.
В водных растворах при реакциях обмена и замещения кислотные остатки не разрушаются:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
Слово ангидрид означает безводный, то есть кислота без воды. Например,
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3 . Бескислородные кислоты ангидридов не имеют.
Своё название кислоты получают от названия образующего кислоту элемента (кислотообразователя) с прибавлением окончаний «ная» и реже «вая»: H 2 SO 4 – серная; H 2 SO 3 – угольная; H 2 SiO 3 – кремниевая и т.д.
Элемент может образовать несколько кислородных кислот. В таком случае указанные окончания в названии кислот будут тогда, когда элемент проявляет высшую валентность (в молекуле кислоты большое содержание атомов кислорода). Если элемент проявляет низшую валентность, окончание в названии кислоты будет «истая»: HNO 3 – азотная, HNO 2 – азотистая.
Кислоты можно получать растворением ангидридов в воде. В случае, если ангидриды в воде не растворимы, кислоту можно получить действием другой более сильной кислоты на соль необходимой кислоты. Этот способ характерен как для кислородных так и бескислородных кислот. Бескислородные кислоты получают так же прямым синтезом из водорода и неметалла с последующим растворением полученного соединения в воде:
H 2 + Cl 2 → 2 HCl;
H 2 + S → H 2 S.
Растворы полученных газообразных веществ HCl и H 2 S и являются кислотами.
При обычных условиях кислоты бывают как в жидком, так и в твёрдом состоянии.
Химические свойства кислот
Растворыв кислот действуют на индикаторы. Все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворяются в воде. Специальные вещества – индикаторы позволяют определить присутствие кислоты.
Индикаторы – это вещества сложного строения. Они меняют свою окраску в зависимоти от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах - они имеют одну окраску, в растворах оснований – другую. При взаимодействии с кислотой они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в красный цвет, индикатор лакмус – тоже в красный цвет.
Взаимодействуют с основаниями с образованием воды и соли, в которой содержится неизменный кислотный остаток (реакция нейтрализации):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
Взаимодействуют с основанными оксидами с образованием воды и соли (реакция нейтрализации). Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
Взаимодействуют с металлами.
Для взаимодействия кислот с металлами должны выполнятся некоторые условия:
1. металл должен быть достаточно активным по отношению к кислотам (в ряду активности металлов он должен располагаться до водорода). Чем левее находится металл в ряду активности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами;
2. кислота должна быть достаточно сильной (то есть способной отдавать ионы водорода H +).
При протекании химических реакций кислоты с металлами образуется соль и выделяется водород (кроме взаимодействия металлов с азотной и концентрированной серной кислотами,):
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
Остались вопросы? Хотите знать больше о кислотах?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Кислый вкус, действие на индикаторы, электрическая проводимость, взаимодействие с металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образование сложных эфиров со спиртами - эти свойства являются общими для неорганических и органических кислот.
1. В воде кислоты диссоциируют на катионы водорода и анионы кислотных остатков, например:
Растворы кислот изменяют цвет индикаторов: лакмуса - в красный, метилового оранжевого - в розовый, цвет фенолфталеина не изменяют.
2. Растворы кислот реагируют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, при соблюдении ряда условий, важнейшим из которых является образование в результате реакции растворимой соли. Рассматривая это свойство неорганических и органических кислот, подчеркнем, что взаимодействие HNO 3 и Н 2 SO 4 (конц.) с металлами (табл. 19) протекает иначе, но эти особенности указанных кислот будут объяснены несколько позднее.
Таблица 19
Продукты взаимодействия
простых веществ с азотной и серной кислотами
3. Неорганические и органические кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами при условии, что образуется растворимая соль:
4. И те и другие кислоты вступают в реакцию с основаниями. Многоосновные кислоты могут образовать как средние, так и кислые соли (это реакции нейтрализации):
5. Реакция между кислотами и солями идет только в том случае, если образуется газ или осадок:
Взаимодействие фосфорной кислоты Н 2 РO 4 с известняком прекратится из-за образования на поверхности последнего нерастворимого осадка фосфата кальция Са 3 (РO 4) 2 .
6. Сложные эфиры образуют не только органические кислоты согласно общему уравнению:
но и неорганические кислоты, например азотная и серная:
Аналогичная реакция с участием двух и трех гидроксогрупп целлюлозы при ее нитровании приводит к получению сложных эфиров: ди- и тринитроцеллюлозы - необходимых веществ для производства бездымного пороха.
Вместе с тем отдельные представители минеральных и органических кислот имеют и особые свойства.
Особенности свойств азотной HNO 3 и концентрированной серной Н 2 SO 4 (конц.) кислот обусловлены тем, что при их взаимодействии с простыми веществами (металлами и неметаллами) окислителями будут выступать не катионы Н+, а нитрат- и сульфат-ионы. Логично ожидать, что в результате таких реакций образуется не водород Н 2 , а получаются другие вещества: обязательно соль и вода, а также один из продуктов восстановления нитрат- или сульфат-ионов в зависимости от концентрации кислот, положения металла в ряду напряжений и условий реакции (температуры, степени измельченности металла и т. д.).
Следует отметить, что третий продукт реакции металлов с этими кислотами часто образуется в «букете» - смеси с другими продуктами, но мы в таблице 19 указали преобладающие продукты.
Эти особенности химического поведения HNO 3 и Н 2 SO 4 (конц.) наглядно иллюстрируют тезис теории химического строения о взаимном влиянии атомов в молекулах веществ. Его можно проследить и на примере свойств органических кислот, например уксусной и муравьиной.
Уксусная кислота СН 3 СООН, как и другие карбоновые кислоты, содержит в молекуле углеводородный радикал. В нем возможны реакции замещения атомов водорода атомами галогенов:
Под влиянием атомов галогена в молекуле кислоты ее степень диссоциации сильно повышается. Например, хлоруксусная кислота почти в 100 раз сильнее уксусной (почему?).
Муравьиная кислота НСООН, в отличие от уксусной, не имеет в молекуле углеводородного радикала. Вместо него она содержит атом водорода, а потому является веществом с двойственной функцией - альдегидокислотой и, в отличие от других карбоновых кислот, дает реакцию «серебряного зеркала»:
Образующаяся угольная кислота Н 2 СO 3 распадается на воду и углекислый газ, который в избытке аммиака превращается в гидрокарбонат аммония.