М-19 хімія 21.10.2020

 Виконану роботу надіслати на електронну пошту

nataliasuhina15@gmail.com 

21.10.2020

Комбіноване заняття (2 год.)

Тема 9.5. Кислоти

Опрацювати: Хімія 11 клас (за посиланням «Підручники»), §21, с.120-128 Виконати (письмово) завдання 149-153, с.119:

1. Відповісти на запитання, що зустрічаються по ходу лекції.

2. Виконати завдання 155-161, с.127:

155. Укажіть правильну відповідь. Нітратній кислоті відповідає оксид:

а) NO;         в) N2O5;

б) N2O3;     г) N2O.

156. Яких частинок більше в розбавленому розчині сульфатної кислоти:

а) молекул кислоти чи йонів HSO₄^–;

б) йонів SO₄^2– чи йонів H⁺?

157. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:

H₂SO₄ + MnO →

H₂SO₄ + Pb(NO₃)₂→

H₂SO₄ + Fe(OH)₃→

H₂SO₄ + NaF →

158. Складіть рівняння тих реакцій, які можливі:

Ag + H₂SO₄ (розб.) →

Mg + H₂SO₄ (розб.) →

Ag + H₂SO₄ (конц.) →

Zn + H₂SO₄ (конц.) →

159. Знайдіть відповідність між елементом і його функцією в реакції нітратної кислоти з металом:

1) Гідроген;     а) окисник;

2) Нітроген;     б) відновник;

3) Оксиген;      в) не змінює ступеня окиснення;

4) металічний елемент.

160. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:

HNO₃ + Li₂O →

HNO₃ + Fe(OH)₃→

HNO₃ + Sr(OH)₂→

HNO₃ + ZnCO₃→

161. Складіть рівняння реакцій між:

а) концентрованою нітратною кислотою і сріблом;

б) дуже розбавленою нітратною кислотою і кальцієм.

 

Склад і назви сполук. До класу кислот належить багато сполук — органічних (наприклад, карбонові кислоти R–COOH, амінокислоти

R–CH(NH2)–COOH) і неорганічних (оксигеновмісні та безоксигенові кислоти).

Залежно від кількості атомів Гідрогену в молекулі кислоти, які під час хімічних реакцій можуть заміщуватися на атоми (точніше — йони) металічного елемента, розрізняють одно- і багатооснoвні кислоти.

Укажіть основність кожної з кислот — СН₃СООН, H₂S, HNO₃, H₃PO₄.

При розчиненні у воді галогеноводнів, сірководню утворюються безоксигенові кислоти; їх загальна формула — HnE.

Оксигеновмісні кислоти є гідратами кислотних оксидів. Загальна формула кислот цього типу — HnEOm.

Хімічні назви кислот утворені з двох слів. Другим є слово «кислота», а перше складається з кореня назви елемента, від якого походить кислота, і суфікса

-ид або -ід (для безоксигенової кислоти), -ат (якщо ступінь окиснення елемента в кислоті є для нього максимально можливим), -ит або -іт:

     –2

H2S — сульфідна кислота;

    +4

H2SO3 — сульфітна кислота;

    +6

H2SO4 — сульфатна кислота.

Якщо у двох кислотах елемент має один і той самий ступінь окиснення, то перше слово назви кислоти містить ще й префікс — орто- або мета-:

H₃PO₄ — ортофосфатна кислота;

HPO₃ — метафосфатна кислота.

Назвіть кислоту, в якій Нітроген виявляє ступінь окиснення +3, і запишіть її формулу.

Найважливіші кислоти також мають тривіальні назви; їх найчастіше використовують у промисловості, техніці, економіці, торгівлі, побуті. Кислоту H₂SO₄ називають сірчаною, HNO₃ — азотною, H₃PO₄ — фосфорною,

CH₃COOH — оцтовою.

Систематичні назви органічних кислот походять від назв вуглеводнів (метанова кислота, етанова кислота).

Формули і назви деяких оксигеновмісних кислот:

H₂SO₄ сульфатна кислота

H₃PO₄ ортофосфатна кислота

H₂SiO₃ метасилікатна кислота

H₂CO₃  карбонатна кислота

HNO₃  нітратна кислота

Будова і фізичні властивості. Усі кислоти складаються з молекул. Сульфатна, нітратна, оцтова кислоти — рідини, ортофосфатна, силікатна й амінооцтова — тверді речовини. Карбонатну, сульфітну, нітритну кислоти не добуто; вони розкладаються вже за звичайних умов:

H₂SO₃ = SO₂ + H₂O.

Для кислот характерні невисокі температури кипіння. Неорганічні кислоти, а також карбонові кислоти з невеликими відносними молекулярними масами змішуються з водою в будь-яких співвідношеннях з утворенням розчинів (виняток — нерозчинна кислота H₂SiO₃). Вищі карбонові кислоти у воді не розчиняються.

Хімічні властивості. Кислоти мають спільні хімічні властивості. Вони дисоціюють у водному розчині з утворенням катіонів Гідрогену, взаємодіють з металами, оснoвними та амфотерними оксидами, основами, амфотерними гідроксидами, солями.

За здатністю до електролітичної дисоціації кислоти поділяють на сильні, середньої сили та слабкі.

Сильними кислотами є, зокрема, нітратна і сульфатна; більшість їхніх молекул розпадається на йони:

HNO₃↔H⁺ + NO₃^–;

H₂SO₄↔H⁺ + HSO₄^–;

HSO₄^–↔H⁺ + SO₄^2–.

Дисоціація сульфатної кислоти за першою стадією в розбавленому розчині відбувається майже повністю, а за другою — частково, однак у йонно-молекулярних рівняннях її за традицією записують сукупністю йонів 2H⁺ + SO₄^2–.

Цікаво знати: нітратну кислоту добували і використовували ще алхіміки у VII ст.

Реакції з металами. Більшість кислот взаємодіє з металами з утворенням солей і виділенням водню. Ви знаєте, що «витісняти» водень із кислот здатні метали, розміщені в ряду активності ліворуч від нього.

Сульфатна і нітратна кислоти взаємодіють майже з усіма металами. Склад продуктів відповідних реакцій залежить від хімічної активності металу і концентрації кислоти в розчині.

Оскільки метал завжди виступає відновником, то кислота виконує роль окисника й відновлюється. У молекулі H₂SO₄ можуть відновитися (знизити ступінь окиснення) два елементи — Гідроген і Сульфур. Якщо з металом взаємодіє розбавлена сульфатна кислота, то відновлюється Гідроген. Продукти цієї реакції — сульфат металічного елемента і водень:

  0     +1 +6 –2                       +2 +6 -2         0

Zn + H₂SO₄ (розб.) = ZnSO₄ + H₂↑.

Із розбавленою сульфатною кислотою не реагують мідь, ртуть, золото, платина, інші хімічно пасивні метали.

Якщо реагентом є концентрована сульфатна кислота, то відновлюється Сульфур.

Із концентрованою кислотою реагують також метали, які розміщені в ряду активності після водню (крім золота і платини). Чим активніший метал, тим сильніше відновлюється Сульфур. Малоактивні метали відновлюють кислоту

      +4                                                             -2

до SO₂, а дуже активні — до H₂S:

Cu + H₂SO₄ (конц.) →CuSO₄ + SO₂↑ + H₂O;

Mg + H₂SO₄ (конц.) →MgSO₄ + H₂S↑ + H₂O.

Складіть схеми окиснення, відновлення й доберіть коефіцієнти методом електронного балансу.

У разі участі в реакції металу середньої активності утворюється сірка або одночасно відбуваються дві реакції — з утворенням H₂S і S чи S та SO₂.

Нітратна кислота взаємодіє майже з усіма металами, за винятком найпасивніших — золота, платини. Під час цих реакцій водень не виділяється. Причина полягає в тому, що атом Нітрогену в ступені окиснення +5, який міститься в молекулі HNO₃, виявляє більшу здатність приєднувати електрони, ніж атом Гідрогену в ступені окиснення +1. Отже, окисником у нітратній кислоті є Нітроген, а не Гідроген.

                                                     +5

Відновлення кислоти HNO₃ може відбуватися до оксидів

+4           +2        +1                      0                                                   –3      +5

NO2, NO, N₂O, азоту N₂ і амоній нітрату NH₄NO₃. Якщо реагентом є концентрований розчин кислоти, то Нітроген незалежно від активності металу відновлюється переважно до ступеня окиснення +4:

Pb + 4HNO₃ (конц.) = Pb(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.

У разі використання розбавленого розчину кислоти її відновлення відбувається як мінімум до нітроген(ІІ) оксиду (HNO₃ → NO). Чим активніший метал і чим менша концентрація кислоти в розчині, тим істотніше знижується ступінь окиснення Нітрогену2. Проілюструємо два крайні випадки реакціями з міддю (пасивний метал) і магнієм (активний метал):

Cu + HNO₃ (помірно розб.) →Cu(NO₃)₂ + NO↑ + H₂O;

Mg + HNO₃ (дуже розб.) →Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O.

Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння.

Реакції зі сполуками основної та амфотерної природи.

Сильні неорганічні кислоти (хлоридна, сульфатна, нітратна) взаємодіють з оснoвними оксидами і основами, амфотерними оксидами і гідроксидами.

Складіть рівняння реакцій сульфатної кислоти з купрум(ІІ) оксидом, алюміній гідроксидом.

Кислотні опади. Трапляються випадки, коли дощова вода містить домішки кислот. Молекули кислот з’являються в атмосфері внаслідок хімічних реакцій. За високої температури, яка досягається при згорянні палива і пального, починають взаємодіяти головні компоненти повітря — азот і кисень:

N₂ + O₂ = 2NO.

Нітроген(IІ) оксид, що утворюється, швидко реагує з киснем за звичайних умов:

2NO + O₂ = 2NO₂.

Сульфур(IV) оксид потрапляє в повітря при спалюванні вугілля, а також із газовими викидами під час випалювання сульфідних руд:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂.

Оксиди NO₂ і SO₂ взаємодіють з водою, крапельки якої наявні в атмосфері. Продуктами цих реакцій є нітратна, нітритна і сульфітна кислоти, а остання ще й окиснюється киснем у сульфатну кислоту:

2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄.

Невелика кількість цих кислот разом із дощем і снігом потрапляє на земну поверхню. Кислотні опади завдають значної шкоди довкіллю. Вони зменшують урожаї сільськогосподарських культур, спричиняють різні захворювання у тварин і людей, руйнування будівель і пам’ятників із мармуру та вапняку, корозію металевих виробів.

Запобігти утворенню оксидів Нітрогену можна, знизивши температуру згоряння палива і пального. З метою зменшення викидів сірчистого газу в атмосферу теплоелектростанціями перевагу віддають паливу з меншим вмістом Сульфуру, а відпрацьовані гази очищують від сульфур(IV) оксиду пропусканням крізь водну суспензію кальцій гідроксиду чи розпилюють у них негашене вапно.

ВИСНОВКИ

Оксигеновмісні кислоти є гідратами кислотних оксидів. Вони складаються з молекул.

Найважливіші оксигеновмісні кислоти — сульфатна H₂SO₄ і нітратна HNO₃. Це сильні кислоти, які взаємодіють з металами, сполуками основної та амфотерної природи, солями.

Під час реакцій розбавленої сульфатної кислоти з металами виділяється водень, а концентрована кислота взаємодіє з ними з утворенням сульфур(IV) оксиду, сірки або сірководню.

Внаслідок реакцій нітратної кислоти з металами водень не виділяється, а утворюються оксиди Нітрогену, азот або амоній нітрат.

Відновлення Сульфуру та Нітрогену залежить від активності металу, а в разі нітратної кислоти — ще й від її концентрації в розчині.

Утворення в атмосфері кислот унаслідок взаємодії оксидів Сульфуру і Нітрогену з водою спричиняє кислотні опади, які завдають шкоди довкіллю.