Глава II. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии. § 16. Кислоты — с. 78
§ 16. Проверьте свои знания.
1. Какие вещества называются кислотами?
На какие группы можно разделить этот класс веществ: а) по растворимости; б) по содержанию кислорода?
Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. а) По растворимости в воде кислоты делят на растворимые (подавляющее большинство: HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, H₂CO₃ и др.) и нерастворимые (единственная — кремниевая кислота H₂SiO₃). б) По содержанию кислорода: бескислородные (HCl, H₂S), у которых кислотный остаток не содержит атомов кислорода, и кислородсодержащие (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂SiO₃ и др.).
§ 16. Проверьте свои знания.
2. Дайте характеристику фосфорной кислоты по плану: а) формула; б) наличие кислорода; в) растворимость в воде; г) валентность кислотного остатка.
а) Формула фосфорной кислоты — H₃PO₄ (Mr = 3 · 1 + 31 + 4 · 16 = 98); состоит из трёх атомов водорода и кислотного остатка PO₄.
б) Кислота кислородсодержащая: в кислотном остатке PO₄ есть атомы кислорода.
в) Фосфорная кислота растворима в воде (по таблице растворимости).
г) С тремя одновалентными атомами водорода связан кислотный остаток PO₄, поэтому он трёхвалентен: III.
б) Кислота кислородсодержащая: в кислотном остатке PO₄ есть атомы кислорода.
в) Фосфорная кислота растворима в воде (по таблице растворимости).
г) С тремя одновалентными атомами водорода связан кислотный остаток PO₄, поэтому он трёхвалентен: III.
§ 16. Примените свои знания.
3. Сравните состав азотной и азотистой кислот. В какой из этих кислот массовая доля азота выше?
Ответ подтвердите расчётами.
Азотная кислота HNO₃ и азотистая кислота HNO₂ состоят из одних и тех же элементов — водорода, азота и кислорода, обе кислородсодержащие, одноосновные, кислотные остатки NO₃ и NO₂ одновалентны. Различаются числом атомов кислорода: в азотной кислоте их три, в азотистой — два.
Дано: HNO₃, HNO₂. Найти: w(N) в каждой кислоте.
Решение: Mr(HNO₃) = 1 + 14 + 3 · 16 = 63; w(N) = 14 : 63 = 0,222, или 22,2 %.
Mr(HNO₂) = 1 + 14 + 2 · 16 = 47; w(N) = 14 : 47 = 0,298, или 29,8 %.
Ответ: массовая доля азота выше в азотистой кислоте HNO₂ (29,8 % против 22,2 % в HNO₃).
Дано: HNO₃, HNO₂. Найти: w(N) в каждой кислоте.
Решение: Mr(HNO₃) = 1 + 14 + 3 · 16 = 63; w(N) = 14 : 63 = 0,222, или 22,2 %.
Mr(HNO₂) = 1 + 14 + 2 · 16 = 47; w(N) = 14 : 47 = 0,298, или 29,8 %.
Ответ: массовая доля азота выше в азотистой кислоте HNO₂ (29,8 % против 22,2 % в HNO₃).
§ 16. Примените свои знания.
4. Какую роль играет соляная кислота в процессе пищеварения?
Почему эту кислоту называют также хлороводородной?
Предложите способ образования названий бескислородных кислот.
Соляная кислота содержится в желудочном соке. Она активирует ферменты желудочного сока, участвующие в переваривании пищи, и выполняет роль «санитарного кордона» — убивает многие болезнетворные микробы, попадающие в желудок с пищей. Называют её хлороводородной потому, что соляная кислота — это раствор газа хлороводорода HCl в воде, а молекула состоит из атомов хлора и водорода. Способ образования названий бескислородных кислот: к корню названия элемента, образующего кислотный остаток, добавляют соединительную гласную «о» и слово «водородная». Например: H₂S — сероводородная кислота, HF — фтороводородная, HBr — бромоводородная, HI — иодоводородная (HCl — хлороводородная).
§ 16. Используйте дополнительную информацию.
5. Какие свойства серной кислоты требуют чрезвычайно осторожного обращения с ней?
Каким правилом следует руководствоваться, разбавляя серную кислоту?
Почему?
Серная кислота — одна из самых сильных кислот. Она реагирует с большинством металлов, растворяет минералы, обугливает древесину, бумагу, ткани (сильно гигроскопична — отнимает воду у веществ). При попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Кроме того, она растворяется в воде с выделением большого количества теплоты. Правило разбавления: серную кислоту тонкой струйкой вливают в воду при постоянном перемешивании, а не наоборот. Причина: кислота тяжелее воды; если воду наливать в концентрированную кислоту, она остаётся сверху, за счёт выделяющейся теплоты закипает и разбрызгивает кислоту, что очень опасно. При вливании кислоты в воду теплота распределяется по большому объёму воды, и разогрев безопасен.
§ 16. Используйте дополнительную информацию.
6. Какие вещества называются индикаторами?
Приготовьте самодельный индикатор¹ и определите, содержатся ли кислоты в выбранных продуктах питания.
¹ Самодельный индикатор можно приготовить из свёклы, фиолетовой капусты, черники, вишни. Возьмите немного сырья (точное количество не имеет значения), измельчите его, положите в кастрюлю и залейте 200 мл воды. Кипятите в течение 2—3 минут. Раствор после охлаждения профильтруйте.
¹ Самодельный индикатор можно приготовить из свёклы, фиолетовой капусты, черники, вишни. Возьмите немного сырья (точное количество не имеет значения), измельчите его, положите в кастрюлю и залейте 200 мл воды. Кипятите в течение 2—3 минут. Раствор после охлаждения профильтруйте.
Индикаторами (от лат. indicator — указатель) называют вещества, которые изменяют свой цвет в растворах кислот (и других веществ); их используют для обнаружения кислот. Примеры: лакмус, метилоранж, индикаторная бумага.
Приготовление: измельчённую фиолетовую капусту (или свёклу, чернику) залили 200 мл воды, прокипятили 2—3 минуты, остывший отвар профильтровали. Получили фиолетовый (у свёклы — красный) раствор индикатора.
Опыт: в прозрачные стаканчики налили по несколько миллилитров продуктов и добавили по 1—2 мл отвара.
Наблюдения (для капусты): лимонный сок — розово-красный цвет (кислота — лимонная); яблочный сок — розоватый; столовый уксус (раствор) — красно-розовый (уксусная кислота); кефир — розоватый (молочная кислота); чай с лимоном — розовый; вода, молоко — цвет почти не меняется (фиолетовый), кислот нет или очень мало.
Вывод: изменение цвета отвара в красно-розовую сторону указывает на присутствие кислот в продукте; лимонный сок, уксус, кефир, яблочный сок содержат кислоты, вода и свежее молоко — практически нет.
Оговорка: точные оттенки зависят от сырья и концентрации; приведён типичный результат.
Приготовление: измельчённую фиолетовую капусту (или свёклу, чернику) залили 200 мл воды, прокипятили 2—3 минуты, остывший отвар профильтровали. Получили фиолетовый (у свёклы — красный) раствор индикатора.
Опыт: в прозрачные стаканчики налили по несколько миллилитров продуктов и добавили по 1—2 мл отвара.
Наблюдения (для капусты): лимонный сок — розово-красный цвет (кислота — лимонная); яблочный сок — розоватый; столовый уксус (раствор) — красно-розовый (уксусная кислота); кефир — розоватый (молочная кислота); чай с лимоном — розовый; вода, молоко — цвет почти не меняется (фиолетовый), кислот нет или очень мало.
Вывод: изменение цвета отвара в красно-розовую сторону указывает на присутствие кислот в продукте; лимонный сок, уксус, кефир, яблочный сок содержат кислоты, вода и свежее молоко — практически нет.
Оговорка: точные оттенки зависят от сырья и концентрации; приведён типичный результат.
§ 17. Вопрос в начале параграфа. Наиболее известный представитель класса солей — поваренная соль NaCl. Её можно рассматривать как продукт замещения атома водорода в соляной кислоте на металл — натрий.
В случае кислородсодержащих кислот, например серной, с двухвалентным кислотным остатком SO₄ связаны два одновалентных атома водорода. При образовании соли они могут замещаться двумя атомами натрия: Na₂SO₄. Какое определение вы можете предложить для класса солей?
В случае кислородсодержащих кислот, например серной, с двухвалентным кислотным остатком SO₄ связаны два одновалентных атома водорода. При образовании соли они могут замещаться двумя атомами натрия: Na₂SO₄. Какое определение вы можете предложить для класса солей?
Соль можно рассматривать как продукт замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла: HCl → NaCl, H₂SO₄ → Na₂SO₄. Поэтому определение таково: соли — это сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотного остатка.