Классификация и характерные химические свойства кислот.

2.6. Характерные химические свойства кислот.

Классификация кислот

Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:

1) Наличие атомов кислорода в кислоте

Кислородсодержащие Бескислородные
H3PO4,HNO3,HNO2,H2SO4,H3PO4,H2CO3,H2CO3, HClO4 все органические кислоты (HCOOH, CH3COOH  и т.д.) HF, HCl, HBr, HI, H2S

2) Основность кислоты

Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H+, а также замещаться на атомы металла:

одноосновные

двухосновные

трехосновные
HBr, HCl, HNO3, HNO2, HCOOH, CH3COOH

H2SO4, H2SO3, H2CO3, H2SiO3

H3PO4

3) Летучесть

Кислоты обладают различной способностью улетучиваться из водных растворов.

Летучие Нелетучие

H2S, HCl, CH3COOH, HCOOH

H3PO4, H2SO4, высшие карбоновые кислоты

4) Растворимость

Растворимые Нерастворимые
HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2SO3, H2SO4, HNO3, HNO2, H3PO4, H2CO3, CH3COOH, HCOOH H2SiO3, высшие карбоновые кислоты

5) Устойчивость

Устойчивые Неустойчивые
H2SO4, H3PO4, HCl, HBr, HF H2CO3, H2SO3

6) Способность к диссоциации

хорошо диссоциирующие (сильные)

малодиссоциирующие (слабые)

H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4

H2CO3, H2SO3, H2SiO3

7) Окисляющие свойства

слабые окислители

(проявляют окислительные свойства за счет катионов водорода H+)

сильные окислители

(проявляют окислительные свойства за счет кислотообразующего элемента)

практически все кислоты кроме HNO3 и H2SO4 (конц.)

HNO3 любой концентрации, H2SO4 (обязательно концентрированная)

Химические свойства кислот

1. Способность к диссоциации

Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:

либо в таком виде: HCl = H+ + Cl

либо в таком: HCl → H+ + Cl

По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.

В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать  в уравнении вместо знака  две стрелки . Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:

CH3COOH  CH3COO + H+

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов H+ :

H3PO4  H+ + H2PO4

H2PO4  H+ + HPO42-

HPO42-  H+ + PO43-

Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H3PO4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H2PO4 , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO42-. Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков,  вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H+.

Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:

H2SO4 2H+ + SO42-

2. Взаимодействие кислот с металлами

Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H2SO4(конц.) и HNO3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только  за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:

H2SO4(разб.) + Zn  ZnSO4 + H2

2HCl + Fe  FeCl2 + H2

Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H2SO4 (конц.) и HNO3, то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами

Кислоты реагируют с  основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:

H2SO4 + ZnO ZnSO+ H2O

6HNO3 + Fe2O3 2Fe(NO3)3 + 3H2O

H2SiO3 + FeO ≠

4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами

HCl + NaOH H2O + NaCl

3H2SO4 + 2Al(OH)3  Al2(SO4)3 + 6H2O

5. Взаимодействие кислот с солями

Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:

H2SO4 + Ba(NO3)2 BaSO4↓ + 2HNO3

CH3COOH + Na2SO3 CH3COONa + SO2↑ + H2O

HCOONa + HCl HCOOH + NaCl

6. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот

Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).

Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4  без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной  и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.

В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого  зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.

Высокая окислительная способность концентрированной серной  и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:характерные химические свойства кислот серной и азотной

7. Восстановительные свойства бескислородных кислот

Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:

4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

16HBr + 2KMnO4 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2

14НI + K2Cr2O7 3I2↓ + 2Crl3 + 2KI + 7H2O

Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.

6HI + Fe2O3 2FeI2 + I2↓ + 3H2O

2HI + 2FeCl3 2FeCl2 + I2↓ + 2HCl

Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H2S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы:

2H2S + SO2  3S↓+ 2H2O

Комментариев 33
  1. Анна

    Здравствуйте, почему хром не реагирует с кислотами-окислителями даже при нагревании?

    • Сергей Широкопояс

      не хочет

    • Артём

      Кто Вам сказал, что не реагирует? Реагирует, окисляясь до иона с зарядом 3
      +.

  2. Никита

    Здравствуйте, а нужно ли знать для ЕГЭ как щелочные и щелочно-земельные металлы реагируют с кислотами-окислителями? Заранее благодарю за ответ.

    • Сергей Широкопояс

      нет, так как там протекает куча реакций с разными продуктами восстановления

  3. Никита

    Спасибо.

  4. Inna

    Здравствуйте! На РЕШУ ЕГЭ в реакции Al с конц. H2SO4 получается H2S, а у вас SO2. И как тогда правильно?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Алюминий — своеобразный объект, ситуация с которым осложняется тем, что он пассивируется в кислотах-окислителях. Для разрушения оксидной пленки необходимо приложить заметное нагревание, что увеличит долю SO2 в продуктах реакции. В разных сборниках/книгах/сайтах можно много чего найти. Однако если цель — подготовиться к ЕГЭ по химии, то советую пользоваться надежными источниками, сообразными задаче: сайт «Наука для тебя», тренировочные задания и варианты Сергея Широкопояса, материалы Екатерины Дацук и Ивана Ермолаева. Остальное — в сторону. Сайт «Решу ЕГЭ» в секции по химии не является на 100% надежным, поскольку ряд заданий не проходил надлежащую модерацию.

  5. Ольга

    Здравствуйте, скажите, будет ли реакция между нерастворимым основанием и слабой кислотой с т.з. электролитической диссоциации? Реагенты не расписываем на ионы, т.к. они слабые. Будут ли продукты?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Да, некоторые подобные реакции возможны. Например, та же уксусная кислота, которую относим к слабым, может реагировать со многими нерастворимыми основаниями и амфотерными гидроксидами. На ионы при записи полного и сокращенного ионных уравнений слабые электролиты мы не расписываем.

  6. Сол

    Здравствуйте как определить какое соединение азота и серы образуются при взаимодействии КОНЦ кислот и МЕ? А также подскажите пожалуйста разве у нас кислоты реагируют с солями без соблюдения еще одного условия? Соль должна быть растворима в кислоте (BaSO4 не растворима, сульфиды тяжелых металлов только в сильных окислителях и пр)?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Рекомендую пользоваться идеями из приведенной выше статьи.

  7. Ирина

    Добрый день!
    Вопрос по кремниевой кислоте.
    С оксидами малоактивных и амфотерных оксидов она не реагирует. А как насчет нерастворимых оснований и солей?
    Спасибо!

    • Ирина

      Задание было: к раствору йодида бария добавили кислоту, выпал белый осадок. Определите кислоту:
      -кремниевая
      -уксусная
      -серная
      И силикат и сульфат бария являются белыми осадками. Вот и вопрос к кремниевой кислоте

      • Соавтор проекта Борисов И.С.

        Добрый день! Слабая кислота не вытеснит сильную, все решается просто.

        • Ирина

          Точно Торможу
          Спасибо!
          А с нерастворимыми основаниями будет кремниевая кислота реагировать?

          • Соавтор проекта Борисов И.С.

            Считаем, что нет. Мало того, что нерастворима, так еще и с крайне слабыми кислотными свойствами.

  8. Мария

    Добрый день, вопрос по таблице специфических свойств серной кислоты.
    разве в реакции с алюминием и концентрированной серной кислотой при нагревании не будет выделяться H2S?
    алюминий же относится к активным металлами, а по таблице он будто неактивный

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      С алюминием сложная история в силу пассивации. Продуктов будет смесь и говорить, что H2S там будет преобладать, некорректно.

  9. Мария

    Добрый день, вопрос по специфическим свойствам кислот. разве хром не реагирует при нагревании с азотной и конц серной? в таблице сказано, что он пассивируются при любой температуре

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Хром действительно очень устойчив к действию кислот-окислителей.

  10. Дарья

    Добрый день! Если в ЕГЭ в задании второй части на ОВР (29е задание) в перечне веществ дана азотная кислота, но не указано концентрированная она или разбавленная, то в этом случае можно брать любую?
    Кроме некоторых исключений, естественно, например углерода или йода, которые идут только с концентрированной

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Можно любую. Окисление неметаллов с заметной скоростью будет только с концентрированной азотной кислотой.

  11. сергей

    Сероводородная кислота H2S, угольная H2CO3, сернистая H2SO3 и кремниевая H2SiO3 с металлами не взаимодействуют. https://chemege.ru/kisloty/
    Это верно?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Не совсем правда, что нет реакции, но на ЕГЭ не увидим.

  12. Вал

    Доброго времени суток! При нагревании реакция хрома с азотной кислотой возможна. Единственный источник, утверждающий обратное — Ваша статья о классификации и характерных химических свойствах кислот. Чему верить, я скоро с ума сойду

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Хром действительно очень легко пассивируется, поэтому и не реагирует.

  13. Наталья

    Добрый день! подскажите пожалуйста, по поводу реакций замещения с кислотами. Если будет слабая кислота (кремниевая, угольная, сернистая, сероводородная) будет ли идти реакция с металлом?
    и возможна ли реакция Zn+CO2+H2O?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Считаем, что нет. Затруднительно, либо своеобразные реакции, которые далеки от ЕГЭ.

  14. Евгений

    В комментариях читал информацию с целью найти что-либо о механическом удалении оксидных плёнок у пассивированных металлов для возможности тех реакций кислот с хромом. В итоге появился ещё один вопрос: Будет ли H2S в продуктах реакции свежеприготовленного/механически распассивированного алюминия с концентрированной серной кислотой?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! В реальной жизни кислоты-окислители всегда дают смесь продуктов восстановления. Сероводород среди них тоже будет, но его доля переменная и зависит от многих факторов.

  15. Гузель

    Здоавствуйте
    Подскажите пожалуйста, встретила такое задание у Доронькина:
    FeCl3 -> X -> Y -> Fe(OH)3

    1) Fe2(SO4)3
    2) FePO4
    3) Fe(NO3)3
    4) Fe2O3
    5) Fe(OH)2

    В ответе: 1,3. Понимаю, что много опечаток. Подходит 2,3 больше. Или все-таки серная может вытеснить азотную из ее соли? (Например, концентрированная )

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Вы правильно пишете, что этот источник вообще не надо брать для подготовки к ЕГЭ. Комментировать задание не буду.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.