Хімія. 8 клас. Ярошенко

§ 40. Хімічні властивості кислот

Вивчення параграфа допоможе вам:

  • характеризувати хімічні властивості кислот;
  • розуміти роль експерименту у вивченні хімічних властивостей кислот;
  • складати рівняння реакцій, які характеризують хімічні властивості кислот.

Кислоти виявляють доволі високу хімічну активність у реакціях із: 1) металами; 2) основними оксидами; 3) основами; 4) амфотерними гідроксидами; 5) солями. При цьому кислотний залишок виступає єдиним цілим і в незмінному вигляді переходить зі складу кислоти до складу солі, яка є одним із продуктів перелічених реакцій.

Узагальнимо вже відомі вам властивості кислот і доповнимо їх новими.

1. ДІЯ КИСЛОТ НА ІНДИКАТОРИ. Як індикатори кислого середовища використовують: лакмус (водний розчин), метиловий оранжевий (водний розчин), лакмусові та універсальні індикаторні паперові смужки. Останні виготовляють способом просочення спеціального паперу не однією, а відразу кількома чутливими до кислого та лужного середовищ речовинами. Тож ними можна відразу виявляти обидва середовища, що є зручним під час проведення дослідів.

Вивчаючи основи, ви дізналися про такий індикатор, як фенолфталеїн. Зверніть увагу на те, що ця речовина не є індикатором кислого середовища.

Лакмус і метиловий оранжевий (метилоранж) у кислому середовищі мають рожево-червоне забарвлення, універсальний індикатор — від оранжевого до темно-червоного (залежить від вмісту кислоти в розчині: якщо кислота дуже розбавлена, то колір оранжевий; якщо у розчині багато кислоти, то колір темно-червоний або близький до нього).

Зауважимо, що на колір розчинів індикаторів мають вплив лише кислоти, що перебувають у розчиненому стані.

2. ВЗАЄМОДІЯ КИСЛОТ ІЗ МЕТАЛАМИ. Ви вже обізнані з дослідами, які підтверджують, що метали, розташовані у витискувальному ряді до водню, заміщують Гідроген у молекулах кислот, унаслідок чого утворюється сіль і виділяється газоподібна речовина водень (див. § 33):

Тоді як метали, розташовані у витискувальному ряді після водню, не заміщують Гідроген у молекулах кислот:

Ag + H2SO4 ≠ реакція не відбувається.

Пригадайте! Концентровані нітратна і сульфатна кислоти становлять виняток.

У 7 класі ви дізналися про реакції заміщення. Взаємодія металів із кислотами належить до цього типу реакцій, адже атоми металу, тобто простої речовини, заміщують атоми Гідрогену в молекулі кислоти, що належить до складних речовин.

Взаємодія кислот із металами належить до реакцій заміщення — реакцій, під час яких атоми простої речовини заміщують атоми одного з елементів складної речовини.

Виконання лабораторного досліду, описаного в рубриці «Хімія — це життя: сторінка природодослідника», дозволить вам застосувати набуті знання про витискувальний ряд металів, взаємодію кислот із металами, реакції заміщення практично.

3. ВЗАЄМОДІЯ КИСЛОТ З ОКСИДАМИ МЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. Кислоти взаємодіють з оксидами металічних елементів (як з основними, так і з амфотерними), незалежно від місця розташування металу у витискувальному ряді.

У результаті взаємодії утворюються сіль і вода.

З рівнянь реакцій бачимо, що простих речовин немає, є лише складні, які під час реакції обмінялися своїми складовими. Отже, взаємодія кислот з оксидами металічних елементів, як і з основами й амфотерними гідроксидами, належить до реакцій обміну.

Поміркуйте, до якого типу реакцій належать реакції обміну.

4. ВЗАЄМОДІЯ КИСЛОТ З ОСНОВАМИ. Дослідимо цю взаємодію.

Дослід 1. Подібний дослід уже демонструвався під час вивчення хімічних властивостей основ. Пригадаємо його та проведемо взаємодію лугу й нерозчинної основи із сульфатною кислотою.

Наллємо в хімічний стакан розчин натрій гідроксиду та виміряємо його температуру. Додамо до нього хлоридної кислоти (цілком зрозуміло, що її температура дорівнює температурі розчину лугу, а обидві вони однакові з температурою повітря в кімнаті). Видимі зовні зміни не відбуваються. Та коли виміряємо температуру розчину в хімічному стакані, то побачимо, що вона підвищилась. Тобто відбулося виділення тепла, а це є однією з ознак хімічної реакції.

Запишемо рівняння щойно спостереженого хімічного явища.

Луг та кислота обмінялися своїми складовими, про що свідчать продукти реакції — складні речовини сіль і вода. Отже, відбулася реакція обміну.

Дослід 2. У дві пробірки помістимо небагато ферум(ІІІ) гідроксиду — твердої речовини темно-коричневого кольору. До однієї доллємо 2-3 мл води, а до другої — стільки ж сульфатної кислоти. Вміст обох пробірок трохи підігріємо. У пробірці з водою зміни не відбуваються, а в пробірці з кислотою розчин набуває коричневого кольору, осаду стає менше. Це свідчить про перебіг хімічного явища.

Дослідним шляхом ми встановили, що кислоти вступають у реакцію обміну як із розчинними основами (лугами), так і з нерозчинними.

Взаємодія кислот з основами належить до реакцій обміну, що називаються реакціями нейтралізації. «Нейтральний» означає — «той, що не належить ні тому, ні іншому». Після реакції не залишається ні кислого, ні лужного середовища, натомість воно стає нейтральним.

5. ВЗАЄМОДІЯ КИСЛОТ З АМФОТЕРНИМИ ГІДРОКСИДАМИ. Ця взаємодія нічим не відрізняється від взаємодії кислот з основами. Її приклад і дослід розглянуто в попередньому параграфі.

6. ВЗАЄМОДІЯ КИСЛОТ ІЗ СОЛЯМИ. Кислоти взаємодіють із солями за умови, що серед продуктів реакції є осад або газ.

Дослід 3. У хімічний стакан наллємо сульфатної кислоти й додамо розчин барій нітрату. Відразу ж спостерігаємо утворення білого осаду. Запишемо рівняння реакції та з'ясуємо, який із продуктів реакції утворив осад.

Хлоридна кислота не може бути осадом, а отже, в осаді перебуває барій сульфат. Перевіримо наше передбачення за таблицею розчинності солей, кислот, основ та амфотерних гідроксидів у воді — барій сульфат справді є нерозчинною сіллю.

Дослід 4. У хімічний стакан покладемо шматочок крейди та доллємо нітратної кислоти. Відразу ж починається реакція, яка супроводжується виділенням газоподібної речовини. Оскільки кальцій карбонат — сіль карбонатної кислоти, а їй відповідає карбон(IV) оксид, можемо передбачити, що виділяється вуглекислий газ. Піднесений до отвору хімічного стакана сірник відразу гасне, і цей процес не супроводжується приглушеним хлопанням. Отже, дійсно виділяється вуглекислий газ. Запишемо рівняння реакції.

Поміркуйте і зробіть висновок, до якого типу реакцій належать реакції, що відбувалися в дослідах 3 та 4.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Лабораторний дослід 5. Взаємодія хлоридної кислоти з металами

Вам знадобляться: хлоридна кислота, індикатор кислотного середовища, метали, наприклад, порошкоподібне залізо, магнієва стрічка, гранули цинку, мідні ошурки, пробірки, штатив для пробірок, спиртівка або сухий спирт, сірники.

Повторіть заходи безпеки під час роботи з кислотами й дотримуйтесь їх.

Завдання. Дослідіть, як хлоридна кислота взаємодіє з металами.

Для цього у дві-три пробірки помістіть різні метали. У кожну пробірку по черзі налийте по 2 мл хлоридної кислоти. Кожного разу спостерігайте за тим, що відбувається у пробірці.

Якщо спостерігатимете виділення газу, зберіть його в суху пробірку способом витіснення повітря та перевірте вміст пробірки на наявність водню.

Опишіть результати спостережень у робочому зошиті, запишіть рівняння проведених реакцій.

Зробіть висновок про значення витискувального ряду металів для прогнозування їх взаємодії з кислотами.

Стисло про основне

• Кислоти — активні речовини, яким властива взаємодія з металами, основними й амфотерними оксидами, основами, амфотерними гідроксидами, дія на індикатори лакмус і метиловий оранжевий.

• Прогнозуючи взаємодію металу з кислотою, слід користуватися рядом активності металів — тільки метали, що розташовані в ньому до водню, реагують з кислотами (виняток — HNO3 і концентрований H2SO4).

• Реакція між кислотою та сіллю відбувається в разі утворення нерозчинної у воді речовини чи газу.

Сторінка ерудита

На відміну від розчинів інших кислот, нітратна кислота взаємодіє майже з усіма металами, за винятком золота, платини. При цьому утворюється не два, а три продукти реакції. Для всіх реакцій спільним є утворення солі та води. Що ж до третьої речовини, то, залежно від активності металу та вмісту кислоти в розчині, це можуть бути оксиди Нітрогену з різною його валентністю (N2O, NO, NO2), проста речовина азот N2 чи амоніак NH3.

Характерно, що розчини зі значним вмістом нітратної кислоти (понад 60 %) не взаємодіють із залізом. Тому таку кислоту транспортують у сталевих цистернах.

Знаємо, розуміємо

1. Сформулюйте визначення кислот, назвіть хімічні властивості кислот.

2. Яку реакцію називають реакцією нейтралізації? Наведіть приклад.

3. Чим реакція обміну відрізняється від реакції заміщення?

Застосовуємо

147. Установіть відповідність між речовиною в розчині та її дією на індикатори.

Середовище

Індикатор і його колір у середовищі

1

нейтральне

А

метиловий оранжевий — жовтий

2

кисле

Б

метиловий оранжевий — червоний (рожевий)

3

лужне

В

метиловий оранжевий — оранжевий

Г

лакмус — синій

Д

лакмус — червоний

Е

лакмус — фіолетовий

Є

фенолфталеїн — малиновий

148. Проаналізуйте твердження 1 і 2 та оберіть правильний варіант відповіді.

Твердження 1. Взаємодія кислот із металами належить до реакцій заміщення.

Твердження 2. Взаємодія кислот із основами належить до реакцій обміну.

  • А Правильне лише твердження 1
  • Б Правильне лише твердження 2
  • В Правильні обидва твердження
  • Г Неправильні обидва твердження

149. Виберіть у кожному переліку формулу, що є зайвою стосовно можливих реакцій з кислотами:

  • а) Mn, Fe, Cu;
  • б) ВаО, МnO, SO3.

Аргументуйте свій вибір.

150. Перетворіть напівсхеми можливих реакцій на хімічні рівняння.

  • а) SnO + H2SO4
  • б) SiO2 + HCl →
  • в) Ca(OH)2 + HNO3
  • г) Fe(OH)3+ H2SO4
  • д) Na2CO3 + H3PO4

151. Назвіть солі, що є продуктами реакції в попередньому завданні.

152. У якому випадку виділиться більший об'єм газу (н.у.) — внаслідок взаємодії сульфатної кислоти з магнієм масою 12 г чи внаслідок взаємодії хлоридної кислоти із цинком кількістю речовини 0,25 моль?

153. Наведіть приклади трьох різних рівнянь реакцій, у результаті яких утворюється купрум(ІІ) ортофосфат.

154. Проведіть уявний експеримент із розпізнавання вмісту трьох пробірок без етикеток, щоб з'ясувати, у якій із них міститься розчин натрій гідроксиду, у якій — сульфатної кислоти, а в якій — натрій сульфату. Хід експерименту та його результати запишіть у зошит.