Химические свойства кислот
Кислоты реагируют с разными классами веществ, но результат реакции зависит от состава кислоты, активности металла и растворимости продуктов. Для решения экзаменационных заданий важно не только дописывать продукты, но и проверять, идёт ли реакция до конца.
Что такое кислоты и почему они реагируют
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. В водном растворе кислоты диссоциируют с образованием катионов водорода \(\mathrm{H^+}\) и анионов кислотного остатка. Именно ионы \(\mathrm{H^+}\) определяют многие общие химические свойства кислот.
Кислота — электролит, который в водном растворе диссоциирует с образованием катионов водорода \(\mathrm{H^+}\) и анионов кислотного остатка. Например: \(\mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-}\), \(\mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}}\).
Реакция обмена в растворе обычно протекает до конца, если образуется осадок, газ или слабый электролит, чаще всего вода. Поэтому при записи уравнения проверяйте растворимость веществ и возможность появления такого продукта.
В школьном курсе рассматривают реакции кислот с металлами, основаниями, основными и амфотерными оксидами, а также солями. Не каждая кислота реагирует с каждым веществом: например, медь не вытесняет водород из разбавленной соляной кислоты.
Реакция кислот с металлами
Разбавленные неокисляющие кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду активности до водорода. Образуются соль и водород. К таким кислотам относят соляную и разбавленную серную кислоту.
Металлы после водорода, например медь, серебро и золото, с разбавленными неокисляющими кислотами обычно не реагируют. Однако концентрированная серная и азотная кислоты являются окислителями: они могут реагировать с металлами без выделения водорода, а продукты восстановления кислоты зависят от условий.
Нельзя автоматически писать \(\mathrm{Me + HCl \rightarrow соль + H_2}\) для любого металла. Сначала определите положение металла относительно водорода и учтите, не является ли кислота окисляющей.
Реакции с основаниями и оксидами
Кислота реагирует с растворимым основанием или нерастворимым гидроксидом в реакции нейтрализации. Образуются соль и вода. Подробное понятие нейтрализации особенно важно для реакций кислот с щелочами.
Основные оксиды также реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Это реакция обмена между ионами или взаимодействие кислотного раствора с основным оксидом.
Некоторые оксиды и гидроксиды проявляют амфотерность и реагируют не только с кислотами, но и со щелочами. Такие случаи разбираются на странице реакции амфотерных соединений.
Какой продукт обязательно образуется при нейтрализации серной кислоты гидроксидом калия?
Реакции кислот с солями
Кислота может реагировать с солью, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит. Чаще всего в школьных заданиях встречаются карбонаты, гидрокарбонаты, сульфиты и соли, из которых выпадает нерастворимый продукт.
При реакции кислоты с гидрокарбонатом сначала образуется угольная кислота, которая разлагается на воду и углекислый газ. Поэтому в сокращённом уравнении сразу записывают \(\mathrm{H_2O}\) и \(\mathrm{CO_2}\).
Карбонат и гидрокарбонат можно распознать по выделению \(\mathrm{CO_2}\) при добавлении кислоты. Газ мутнит известковую воду: \(\mathrm{CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}\).
Как составить уравнение реакции
При решении задания действуйте по алгоритму: определите классы исходных веществ, предположите продукты по типу реакции, проверьте признак протекания, расставьте коэффициенты и укажите наблюдаемый эффект.
Определите, какие вещества образуются при взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой. Решение: это реакция кислоты с карбонатом; признак — выделение газа \(\mathrm{CO_2}\). Составляем и уравниваем реакцию: \(\mathrm{CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow}\).
Не заменяйте индекс коэффициентом: \(\mathrm{CaCl_2}\) нельзя записывать как \(\mathrm{Ca_2Cl}\). Не забывайте коэффициент 2 перед кислотой в реакциях с карбонатами кальция и магния. Стрелку газа ставьте только у вещества, которое действительно выделяется.
| Исходные вещества | Продукты | Признак реакции |
|---|---|---|
| Кислота + металл до водорода | Соль + \(\mathrm{H_2}\) | Выделение водорода |
| Кислота + основание | Соль + вода | Образование воды |
| Кислота + основной оксид | Соль + вода | Растворение оксида |
| Кислота + карбонат | Соль + вода + \(\mathrm{CO_2}\) | Выделение газа |
| Кислота + растворимая соль | Новые соль и кислота | Осадок, газ или слабый электролит |
Быстрая проверка
Главное
- Разбавленные неокисляющие кислоты реагируют с металлами до водорода, образуя соль и \(\mathrm{H_2}\).
- С основаниями и основными оксидами кислоты дают соль и воду; это реакции нейтрализации.
- С карбонатами и гидрокарбонатами кислоты выделяют \(\mathrm{CO_2}\), воду и образуют соль.
- Реакции обмена в растворах идут до конца при образовании осадка, газа или слабого электролита.
- Перед записью уравнения проверяйте активность металла, растворимость веществ и расставляйте коэффициенты по числу атомов.