Взаимодействие соляной кислоты с щелочами уравнение

Особенности взаимодействия кислых солей со щелочами.

Достаточно часто возникают затруднения при записи реакций кислых солей со щелочами. Ниже рассмотрим основные закономерности подобных взаимодействий. Под кислыми солями подразумеваем соли, в которых остались атомы водорода, способные к замещению на катионы металлов или аммония. Отсюда первый вывод: при добавлении щелочи водород в составе «кислого» аниона будет замещаться с образованием среднего аниона. По такой схеме будут идти простейшие примеры 1) и 2):

2) LiHS + LiOH = Li₂S + H₂O
Li + + HS − + Li + + OH − = 2Li + + S 2- + H₂O
HS − + OH − = S 2- + H₂O

При рассмотрении солей фосфорной кислоты будут возникать дополнительные варианты за счет образования двух видов кислых солей: гидрофосфатов и дигидрофосфатов. Тут следует обращать внимание на избыток/недостаток соли, либо щелочи. Сравните примеры 3) и 4):

Щелочи в примере 3) мало, не хватает для полного замещения атомов водорода в кислой соли.

В примере 4) щелочи много, заместит все возможные атомы водорода в кислой соли.

Значительно больше сложностей возникает при взаимодействии кислой соли и щелочи с разными катионами. Здесь все так же сперва происходит превращение кислого аниона в средний, а далее возможен обмен катионами. Влиять на такой обмен будет природа катионов, растворимость соответствующих средних солей, а также избыток/недостаток соли, либо щелочи. Рассмотрим возможные комбинации для солей двухосновной кислоты, например, угольной:

В описании задания случай 5) можно охарактеризовать фразой «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы», что вполне понятно из ионного уравнения.

Для случая 6) можно записать «в образовавшемся растворе практически отсутствовали карбонат-ионы», что вполне понятно, поскольку они полностью перешли в состав осадка карбоната бария.

Различие в примерах 5) и 6) легко понять, если представить, что карбонат калия, образовавшийся на первой стадии, может далее вступить в обмен с избытком гидроксида бария.

Теперь давайте поменяем местами исходные катионы и убедимся, что тогда реакция может пойти единственным образом:

Почему невозможен вариант с получением гидроксида бария по аналогии со случаем 6)? Потому что карбонат бария уже является осадком и в дальнейшее взаимодействие с гидроксидом калия не вступает:

BaCO₃ + KOH – нет реакции

Схожие рассуждения можно применить и для реакций с участием трехосновной фосфорной кислоты. Там так же будет больше вариантов протекания, если исходим из соли щелочного металла и щелочи, содержащей щелочноземельный металл:

Вариант 8) с образованием двух солей, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали гидроксид-ионы». Гидроксида кальция добавили мало, связать все фосфат-ионы в осадок не смог.

Вариант 9) с образованием соли и щелочи, по формулировке «в образовавшемся растворе практически отсутствовали фосфат-ионы». Гидроксида кальция взяли много, все фосфат-ионы перешли в осадок.

Если взять изначально соль щелочноземельного металла и гидроксид щелочного, то вариант будет только один:

Причина отсутствия гидроксида кальция в продуктах по аналогии с пунктом 7) – нерастворимость промежуточно образовавшегося фосфата кальция и отсутствие обмена с ним:

Реакции с дигидрофосфатами будут идти по аналогичным схемам и приводить к двум солям, либо соли и щелочи. Рассмотрим два примера из числа возможных:

Весь фосфат перешел в осадок.

Часть фосфата перешла в осадок, новый гидроксид образоваться не может.

Химические свойства кислот — формулы, уравнения и примеры взаимодействия

Склонность к диссоциации

В водных растворах кислоты свободно диссоциируют на катионы водорода и кислотные остатки. Этот процесс не занимает много времени. Все кислоты делятся на малодиссоциирующие и диссоциирующие. Для корректного построения уравнения сильных одноосновных соединений может быть использована одна направленная вправо стрелка (→), либо знак равенства (=). Таким способом можно показать необратимость такой диссоциации. К примеру, самое элементарное уравнение диссоциации соляной кислоты можно записать двумя способами: HCl → H + + CL — или HCl = H + + CL — . Оба варианта являются правильными.

Используемая стрелка нужна для того, чтобы наглядно показать, что обратный процесс объединения кислотных остатков с катионами водорода практически не происходит. Если по условиям задачи нужно будет написать уравнение диссоциации одноосновного слабого соединения, тогда будет использоваться уже 2 стрелки (↔), которые будут направлены в разные стороны. Этот приём используется в химии для того, чтобы показать обратимость диссоциации слабых соединений. Такой подход особенно актуален в том случае, когда ярко выражен обратный процесс объединения имеющихся катионов водорода с кислотными остатками.

Химический процесс может происходить ступенчато. В этом случае речь касается многоосновных веществ, у которых катионы водорода отрываются от молекул не одновременно, а по очереди. Для выражения диссоциации понадобиться уже несколько уравнений, итоговое количество которых будет соответствовать основности кислот. Для лучшего понимания этого правила следует рассмотреть пример. При использовании трехосновной фосфорной кислоты диссоциация протекает сразу в три ступени с поочерёдным открытием катионов Н + :

• Н3РО4 ↔ Н + + Н2РО4 — .
• Н2РО4 — ↔ Н + + НРО4 2- .
• НРО4 2- ↔ Н + + РО4 3- .

Для правильного решения аналогичных задач нужно понимать, что каждая последующая степень диссоциации всегда протекает в меньшей степени, нежели предыдущая. Такое явление основано на увеличении заряда кислотных остатков, из-за чего прочность связи между ними и положительными ионами только возрастает.

Среди многоосновных веществ в категорию исключений входит только H2SO4. Это связано с тем, что это соединение диссоциирует сразу по двум ступеням.

Специфическое окисление

Из уроков химии достоверно известно, что сила концентрации H2SO4 и HNO3 способна удивлять. Эти вещества воздействуют не только на металлы, которые расположены до водорода в ряду активности, но и на другие элементы после него (за исключением золота, платины).

Кислородсодержащие азотные и серные кислоты могут окислить не только серебро и медь, но и ртуть. Но нужно понимать, что некоторые металлы (Fe, Al, Cr) являются довольно активными, так как расположены до водорода, но они не реагируют на HNO3, H2SO4 без предварительного нагревания. Это связано с пассивацией. На поверхности таких металлов образуется защитная плёнка, состоящая из твёрдых продуктов окисления. Благодаря этому молекулы H2SO4 и HNO3 не могут проникать вглубь металла для активации химической реакции. Но если температура будет высокой, тогда окисление произойдёт.

Если речь идет о взаимодействии кислот с металлами, тогда обязательными продуктами будет соль и вода. Дополнительно выделяется третий продукт, формула которого зависит от активности металлов, температуры химической реакции. Каждая ситуация является индивидуальной.

Азотная и серная кислоты отличаются высокой окислительной способностью, что позволяет им вступать в химическую реакцию практически со всеми металлами ряда активности, а также с твёрдыми неметаллами. Например, фосфор, углерод, сера. Наглядно увидеть список продуктов взаимодействия H2SO4, HNO3 с металлами можно увидеть в таблице кислот. В 8 классе химия изучается не углублённо, но выучить названия химических элементов и их свойства нужно обязательно.

Восстановительные реакции

Окислители представляют собой частицы (атомы, ионы, молекулы), которые во время химической реакции принимают электроны. При этом степень окисления постепенно понижается, а окислители восстанавливаются.

Все известные бескислородные кислоты (за исключением HF) под воздействием различных окислителей проявляют восстановительные свойства, но это только благодаря химическому элементу, который входит в состав аниона. К примеру, дихроматом калия, диоксидом марганца, перманганатом калия окисляются все галогеноводородные соединения. В категорию исключений входит только HF. А вот галогенид-ионы могут окисляться только до свободных галогенов. Химическую реакцию можно оформить следующим образом:

• 4HCl + MnJ2 → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O.
• 16Br + 2KMnO4 → 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2.
• 14Hl + K2Cr2O7 → 3l2↓ + 2Crl3 + 2Kl + 7H2O.

Иодоводород среди всех галогеноводородных соединений обладает наибольшей восстановительной активностью. Окислить его могут даже оксид и соли трёхвалентного железа. Не меньшей восстановительной активностью обладает сероводород H2S.

Для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образовавшиеся благодаря кислотному остатку. К примеру, электролиз раствора сульфата меди.

Химические свойства

Все существующие кислоты можно поделить на две категории: растворимые и нерастворимые. Некоторые из этих веществ могут самопроизвольно разлагаться и в водном растворе практически исчезают. Речь касается неустойчивых соединений. Эту тему подробно изучают на уроках химии в 8 классе. Все кислоты обладают определёнными физическими и химическими свойствами, которые нужно выучить для сдачи ЕГЭ:

• Многие виды кислот могут растворяться в воде, существенно повышая её кислотность. Для определения химического соединения в конкретном растворе используются специальные индикаторы: лакмусовая бумажка окрашивается в красный цвет.
• Кислоты взаимодействуют с атмосферными основаниями и оксидами, из-за чего образуется вода и соли. Из-за электролита такие реакции всегда проходят до конца. Растворению подвергаются многие оксиды.
• Кислоты могут вступать в реакцию с солями, но это только при условии образования газообразных либо малорастворимых веществ.
• Сильные кислоты взаимодействуют со щелочами. Реакция нейтрализации происходит на фоне того, что не только кислая, но и щелочная среда в сумме образуют нейтральную среду воды. Это интересная химическая реакция, которую можно записать следующим образом: Н + + ОН- → Н2О.

Кислоты взаимодействуют с металлами, но для этого должны быть соблюдены определённые условия. В процессе химической реакции образуется соль и выделяется водород. В категорию исключений входят только те ситуации, когда металлы взаимодействуют с H2SO4 и HNO3.

Сферы применения

Химические вещества используются практически во всех отраслях современной промышленности. Но в настоящее время минеральные и органические кислоты применяются в следующих сферах:

• Борная кислота (H3BO3). Получила большой спрос в медицине как надёжное антисептическое средство. H3BO3 используется при пайке различных металлов, это вещество также добавляют в удобрения и применяют для борьбы с тараканами.
• В домашних условия при выпечке сдобных изделий не обойтись без лимонной и уксусной кислот, их также используют для удаления накипи с кранов, чайников.
• Хорошо всем известная аскорбиновая кислота, которая также известна как витамин С, применяется при простудных заболеваниях.
• Серная кислота (H2SO4). Активно используется в химической промышленности. H2SO4 используется для производства эффективных минеральных удобрений, лакокрасочных материалов. Часто используется в пищевой промышленности (например, пищевая добавка Е513), а также в качестве электролита, когда речь касается производства аккумуляторных батарей.
• Специальная хромовая смесь (раствор двухромовокислого калия в H2SO4) применяется в лабораторных условиях для очистки химической посуды. Это вещество является сильным окислителем, благодаря чему помогает максимально быстро и качественно удалить следы загрязнения органическими веществами. Хромовая смесь также используется в органическом синтезе.
• Азотная кислота (HNO3). Благодаря своим уникальным свойствам получила спрос в производстве взрывчатых веществ. Именно HNO3 используют при производстве востребованных в сельскохозяйственной отрасли азотосодержащих удобрений (например, калиевая и аммиачная селитра), а также для изготовления медикаментозных средств («Нитроглицерин»).

При использовании любой из кислот нужно соблюдать правила безопасности, так как такие вещества могут нанести серьёзный вред здоровью.

В 8 классе на уроках химии даётся общая информация по кислотам. Но учащимся нужно запомнить, что это сложные соединения, в составе которых содержатся атомы водорода, замещающиеся атомами металлов и кислотных остатков. Изучаемые химические элементы наделены определёнными свойствами. Например, могут взаимодействовать с оксидами, солями и металлами.

Соединения хлора

Хлороводород, соляная кислота (HCl)

Способы получения хлороводорода

Промышленный способ:

• Синтез из простых веществ:

• Образуется как побочный продукт при хлорировании углеводородов:

R-H + Cl₂ = R-Cl + HCl

Лабораторный способ:

В лаборатории HCl получают действием концентрированной H₂SO₄ на хлориды:

• при слабом нагревании

• при очень сильном нагревании

Физические свойства хлороводорода

HCl при обычной температуре — бесцветный газ с резким запахом, достаточно легко сжижается (Тпл = -114°С, Ткип = -85°С). Безводный НСl и в газообразном, и в жидком состояниях не проводит электрический ток.

HCl хорошо растворяется в воде: при обычной температуре в 1 л воды растворяется

450 л газа (реакция экзотермическая). Насыщенный раствор содержит 36-37 % HCl по массе, имеет резкий, удушающий запах.

Химические свойства хлороводорода

Газообразный HCl

Безводный НСl химически инертен по отношению к металлам, оксидам и гидроксидам металлов, а также ко многим другим веществам. Что означает, что в отсутствие воды хлороводород не проявляет кислотных свойств.

И только при очень сильном нагревании газообразный HCl реагирует с металлами, даже такими малоактивными, как Сu и Аg.

Восстановительные свойства HCl проявляются также в малой степени:

• он может окисляться фтором при обычной температуре:

• при высокой температуре (600°С) в присутствии катализаторов обратимо реагирует с кислородом:

Раствор HCl

Водный раствор HCl является сильной кислотой, т.к. молекулы HCl практически полностью распадаются на ионы:

Общие свойства кислот

Он проявляет все свойства кислот:

• реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжения металлов до водорода Н:

• взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

• реагирует с основаниями и амфотерными гидроксидами:

• Вступает в реакцию с аммиаком:

• взаимодействует с солями более слабых кислот:

• Реагирует с сильными окислителями F₂, MnO₂, KMnO_4, KClO_3, K₂Cr₂O₇. При этом анион Cl — окисляется до свободного хлора:

2Cl — — 2e — = Cl₂ 0

• Качественная реакция – взаимодействие с растворимыми солями серебра с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра:

• С органическими соединениями

Вступает в реакции с органическими соединениями:

с аминами:

с аминокислотами:

Кислородсодержащие кислоты галогенов

Хлорноватистая кислота (HClO) и ее соли

Хлорноватистая кислота очень слабая кислота и существует только в разбавленных водных растворах.

Получение хлорноватистой кислоты:

• Диспропорционирование хлора в холодной воде:

• Реакция гипохлоритов с диоксидом углерода и водой :

Химические свойства хлорноватистой кислоты:

• Несмотря на то, что хлорноватистая кислота HClO –слабая кислота, она является сильным окислителем, особенно в кислой среде. При этом хлор хлорноватистой кислоты восстанавливается до степени окисления -1.

HClO + KI → KIO₃ + HCl

2HBr + HClO → HCl + Br₂ + H₂O

4HClO + MnS → 4HCl + MnSO₄

• на свету хлорноватистая кислота разлагается:

• Как кислота реагирует с сильными основаниями:

HClO + KOH → KClO + H₂O

• Хлорноватистая кислота диспропорционирует:

3HClO → 2HCl + НСlO₃

Химические свойства солей хлорноватистой кислоты (гипохлоритов):

• Разложениегипохлоритов при нагревании:

• Кислоты, более сильные, чем хлорноватистая вытесняют гипохлориты из солей:

NaClO + 2HCl → NaCl + Cl₂ + H₂O

• Взаимодействуют с другимисолями, если продуктом является слабый электролит:

Хлористая кислота (HClO₂) и ее соли

Хлористая кислота HClO₂– слабая кислота, существует только в водных растворах, очень неустойчива

Способы получения хлористой кислоты:

• Хлористую кислоту можно получить окислением оксида хлора пероксидом водорода:

Химические свойства хлористой кислоты:

• Вступает в реакциис щелочами с образованием хлоритов:

• При длительном хранении разлагается:

Соли хлористой кислоты – хлориты

• разлагаются при нагревании:

• реагируют с сильными кислотами:

• являются слабыми восстановителями и сильными окислителями в кислой среде:

Хлорноватая кислота (HClO₃) и ее соли

Хлорноватая кислота HClO₃– существует только в водных растворах, в свободном виде не выделена. Является сильной кислотой

Получение хлорноватой кислоты:

Действием кислот на хлораты:

Химические свойства хлорноватой кислоты:

• Взаимодействует с щелочами с образованием хлоратов:

• Окисляет некоторые вещества:

• Разлагается при слабом нагревании:

Соли хлорноватой кислоты – хлораты:

Получают хлораты при пропускании хлора через подогретый раствор щелочи:

• Хлораты сильные окислители.

• хлорат калия (бертолетова соль) при нагревании разлагается диспропорционируя на хлорид и перхлорат калия:

• В присутствии оксида марганца (IV) в качестве катализатора хлорат калия разлагается с выделением кислорода:

Хлорная кислота (HClO₄) и ее соли

Хлорная кислота HClO₄– летучая, хорошо растворимая в воде жидкость, не имеющая цвета. Является сильной кислотой и сильным окислителем. Взрывоопасна. Кислотный оксид — Cl₂O₇, соли хлорной кислоты — перхлораты.

Получение хлорной кислоты

Перегонкой при пониженном давлении смеси перхлората калия с серной кислотой:

Химические свойства хлорной кислоты

• Как сильная кислота вступает в реакции с щелочами с образованием перхлоратов:

• Как сильный окислитель окисляет многие вещества:

• Хлорная кислота является неустойчивой и разлагается при умеренном нагревании:

Химические свойства солей хлорной кислоты – перхлоратов:

• Перхлораты также являются сильнымиокислителями

• Взаимодействуют с сильными кислотами:

• При нагревании более 550ºС разлагаются:

Оксиды хлора

Оксид хлора (I), оксид дихлора ( Cl₂O)

В газообразном состоянии имеет темно-желтый цвет, в жидком состоянии – красно-бурый. Неустойчив на свету при повышении температуры.

Получение оксид хлора (I)

Химические свойства оксида хлора (I)

• Имеет кислотные свойства. Реагирует с водой, щелочами:

• Является сильным окислителем:

• При температуре выше 20ºС или на свету разлагается:

Оксид хлора (IV), диоксид хлора, двуокись хлора ( ClO₂)

ClO₂ – ядовитый газ желто-зеленого цвета с резким запахом. Взрывается при механическом воздействии, при нагревании до 100 ºС и при контакте с восстановителем

Получение двуокиси хлора

В промышленности ClO₂ получают, пропуская оксид серы (IV) через подкисленный раствор хлората натрия NaClO₃:

В лаборатории ClO₂получают при взаимодействии хлората калия с щавелевой кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты:

Химические свойства оксида хлора (IV)

• ClO₂ сильный окислитель, проявляет кислотные свойства. Реагирует с водой (медленно), со щелочью (быстро):

6ClO₂ + 3H₂O = HCl + 5HClO₃ (горячая вода)

• Разлагается в концентрированной хлороводородной кислоте:

• Проявляет окислительно-восстановительные свойства:

Оксид хлора (VI), триоксид хлора (ClO₃ (Cl₂O₆))

ClO₃ (Cl₂O₆) – вязкая жидкость красного цвета. Соприкосновение с органическими веществами приводит к взрыву.

Получение оксида хлора (VI)

Получают окислением озоном ClO₂

Химические свойства оксида хлора (VI)

• В обычных условиях постепенно разлагается на ClO₂ и О₂:

• ClO₂ – сильный окислитель. Вступает в реакции диспропорционирования с водой, со щелочью:

Оксид хлора (VII) (Cl₂О₇)

Cl₂О₇ – тяжелая, маслянистая жидкость, не имеющая цвета. Наиболее устойчивый из всех оксидов хлора. Очень взрывоопасен.

Получение оксида хлора (VII)

Получают при взаимодействии оксида фосфора (V) с концентрированной хлорной кислотой:

Химические свойства Cl₂O₇

Проявляет кислотные свойства.

• При взаимодействии Cl₂О₇ с водой образуется хлорная кислота HClO₄:

• При взаимодействии Cl₂О₇ с щелочами образуются перхлораты:

• При нагревании разлагается: