Химические свойства кислот

Кислоты реагируют с разными веществами не одинаково: с активными металлами выделяется водород, с основаниями и основными оксидами образуются соль и вода, а с некоторыми солями реакция идёт до конца благодаря осадку, газу или слабому электролиту. В этой теме важно не только запомнить схемы, но и уметь определить условия реакции и её признаки.

Общие правила реакций кислот

Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. В водном растворе они образуют ионы водорода \(H^+\) и ионы кислотного остатка. Именно ионы водорода во многих реакциях определяют свойства кислот. Подробное определение и классификацию можно повторить на странице кислоты.

По составу кислоты бывают бескислородными, например \(HCl\) и \(H_2S\), и кислородсодержащими, например \(H_2SO_4\) и \(HNO_3\). При составлении уравнения сначала определяют тип реакции, затем продукты, расставляют коэффициенты и проверяют число атомов каждого элемента.

Кислоты и металлы

Разбавленные неокисляющие кислоты, например соляная и разбавленная серная, реагируют с металлами, которые в ряду активности металлов расположены левее водорода. Продуктами являются соль и газообразный водород. Общая схема реакции: металл замещает атомы водорода в кислоте.

Например, цинк реагирует с соляной кислотой: \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow\). Наблюдаются выделение пузырьков газа и постепенное растворение металла. Водород можно распознать по характерному хлопку при поднесении горящей лучинки к пробирке с газом.

Медь, серебро и другие металлы, стоящие после водорода, с разбавленной соляной кислотой обычно не реагируют. Не следует переносить это правило без уточнений на концентрированную серную и азотную кислоты: это окисляющие кислоты, их реакции имеют особые условия и продукты. Реакции серной кислоты выделены на отдельной странице реакции серной кислоты.

Не реагируют с кислотами в обычных условиях также некоторые металлы из-за защитной оксидной плёнки. Такое явление называют пассивацией. В заданиях экзамена обычно достаточно проверить положение металла в ряду активности и указанные в условии концентрацию и температуру.

Кислоты и основания: нейтрализация

Кислоты реагируют с растворимыми и нерастворимыми основаниями. Такая реакция называется нейтрализацией. В результате образуются соль и вода. Если основание растворимо в воде, его часто называют щёлочью.

Ионное уравнение показывает сущность нейтрализации: ионы \(H^+\) соединяются с ионами \(OH^-\) и образуют воду. Например, молекулярное уравнение реакции гидроксида натрия с серной кислотой: \(2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O\).

Если основание нерастворимо, оно может растворяться по мере реакции. Например: \(Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O\). Голубой осадок гидроксида меди(II) исчезает, раствор приобретает окраску соли меди(II).

Кислоты и оксиды

Кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами. При этом образуются соль и вода. Основные оксиды обычно являются оксидами металлов, например \(CuO\), \(MgO\), \(CaO\). Подробнее их классификация приведена на странице классификация оксидов, а свойства основных оксидов — на странице основные оксиды.

Пример: чёрный оксид меди(II) реагирует с серной кислотой: \(CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O\). Чёрный порошок растворяется, а раствор становится голубым из-за образования соли меди(II).

Амфотерные оксиды способны реагировать и с кислотами, и со щелочами. С кислотой они ведут себя как основные оксиды. Например: \(Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O\). Особенности таких веществ разобраны на странице амфотерные оксиды.

Кислоты и соли

Кислота может реагировать с солью, если в результате образуется осадок, газ или вода. Чаще всего кислоты действуют на карбонаты, гидрокарбонаты, сульфиты и некоторые другие соли с выделением газа. Свойства солей систематизированы на странице химические свойства солей.

Например: \(2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow\). Выделение пузырьков углекислого газа — наблюдаемый признак реакции. Углекислый газ мутнит известковую воду: \(CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O\).

Реакция возможна и при образовании осадка. Например: \(H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl\). Белый осадок сульфата бария является признаком сульфат-иона при использовании раствора соли бария.

Кислота и соль могут не реагировать, если все возможные продукты остаются растворимыми и не образуют газ или слабый электролит. Например, формальная запись обмена между растворами \(NaCl\) и \(KNO_3\) не означает протекания реакции: новых веществ с признаками реакции не появляется.

Как решать задания по теме

1. Определите классы исходных веществ: металл, основание, оксид или соль.
2. Выберите подходящую схему реакции кислоты.
3. Проверьте особые условия: активность металла, растворимость веществ, концентрацию и температуру кислоты.
4. Составьте формулы продуктов, используя заряды ионов и правила составления формул солей.
5. Расставьте коэффициенты и укажите наблюдаемый признак: газ, осадок, растворение осадка или изменение окраски.