Упражнение 234 Назовите характерные физические свойства кислот.
Почти все кислоты в обычных условиях являются жидкостями, имеют низкие температуры плавления и кипения, растворяются в воде (кроме кислоты H2SiO3). Ортофосфатная кислота H3PO4, ортоборатная (борная) Н3ВО3, метасиликатная H2SiO3 — твердые вещества. Хлоридная кислота HCl, сульфидная H2S, нитратная HNO3 — летучие кислоты, имеют запах.
Чем они обусловлены? Все кислоты имеют молекулярное строение.
Упражнение 235 Можно ли с помощью лакмуса, фенолфталеина, универсального индикатора различить растворы кислоты и щелочи? Да
Если да, то как именно? Лакмус и универсальный индикаторы в растворе кислоты приобретают красный цвет, а в растворе щелочи ― синий цвет. Фенолфталеин в растворе кислоты не меняет своей окраски и остается бесцветным, а в растворе щелочи становится малиновым. Итак, фенолфталеином нельзя обнаружить кислоту в растворе.
Упражнение 236 Допишите схемы реакций и составьте химические уравнения:
a) Mg + 2НВг = MgBr2 + H2↑
BaO + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + H2O
2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O
б) Li2O + H2SO4 = Li2SO4 + H2O
Fe(OH)2 + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + 2H2O
3K2SiO3 + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2SiO3↓
Упражнение 237 Вместо точек запишите формулы кислот-реагентов, продуктов реакций и превратите схемы в химические уравнения:
a) Fe + 2HCl = FeCI2 + H2↑;
3Li2O + 2H3PO4 = 2Li3PO4 + 3H2O;
KOH + HNO3 = KNO3 +H2O;
б) 2Аl + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑;
Cr(OH)2 + H2SO4 = CrSO4 + 2H2O;
AgNO3 + HI = AgI↓ + HNO3
Упражнение 238 Напишите уравнения реакций (если они происходят) между разбавленной сульфатной кислотой и такими веществами:
а) цинк;
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑
б) серебро; Металл стоит после водорода в ряде химической активности металлов Бекетова, поэтому реакция не происходит.
в) карбон (ІV) оксид; Кислотный оксид, поэтому реакция не происходит.
г) фторидная кислота; Кислота, поэтому реакция не происходит.
д) барий гидроксид;
H2SO4 + Pb(NO3)2 = PbSO4↓+ 2HNO3
е) плюмбум(ІІ) нитрат.
H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2H2O
Разбавленная сульфатная кислота реагирует с металлами, которые содержатся левее водорода Н2 в ряде химической активности металлов Бекетова, с основными оксидами, с основаниями и растворимыми солями.
Упражнение 239 Напишите по два химических уравнения для каждого превращения:
а) HCl → CaCl2;
2HCl + CaO = CaCl2 + H2O
2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O
б) H2S → K2S;
H2S + K2O = K2S + H2O
H2S + 2KOH = K2S + 2H2O
в) H3РO4 → Ba3(РO4)2.
2H3PO4 + 3BaO = Ba3(PO4)2 + 3H2O
2H3PO4 + 3Ba(OH)2 = Ba3(PO4)2 + 6H2O
Упражнение 240 Чтобы осуществить реакцию между натрий хлоридом и сульфатной кислотой, к твердой соли добавляют чистую кислоту и смесь нагревают. Объясните, почему не используют растворы этих соединений и для чего необходимо нагревание.
Растворы соединений не используют, поскольку реагенты и продукты реакции являются растворимыми, реакция обмена не происходит. Сульфатная и хлоридная кислоты сильные, но первая является нелетучей, а вторая ― летучая. Поэтому реакцию можно осуществить только при отсутствии воды. Будет выделяться хлороводород. Взаимодействию веществ способствует нагревание.
Записываем химическое уравнение добычи хлороводорода и хлоридной кислоты (хлороводород, растворенный в воде), указав условия осуществления реакции:
2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) = Na2SO4 + 2HCl↑ при нагревании.
Итак, для получения сильной летучей кислоты реакцию осуществляют не в растворе, а между твердой солью и нелетучей кислотой (чистой или ее концентрированным раствором).
Упражнение 242 Какую массу сульфатной кислоты следует взять для нейтрализации 8 г натрий гидроксида?
Дано: m(NaOH)=8 г
Найти: m(H2SO4)-?
Решение
І способ
Составляем химическое уравнение:
8 г х г
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
80 г 98 г
Над формулами соединений NaOH и H2SO4 записываем приведенную в условии задачи массу щелочи (8 г) и неизвестную массу кислоты (х г), а под формулами - массы количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярные массы (M=Mr г/моль) веществ и, соответственно, массу 2 моль натрий гидроксида и массу 1 моль сульфатной кислоты, ибо прореагировало 2 моль щелочи NaОH с образованием 1 моль кислоты H2SO4.
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, M(NaOH)=40 г/моль
Масса 1 моль=40 г, а масса 2 моль=80 г
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(О)=2•1+32+4•16=98,
M(H2SO4)=98 г/моль. Масса 1 моль=98 г
Составляем пропорцию и решаем её:
по уравнению реакции 80 г NaOH реагирует с 98 г H2SO4,
по условию задачи 8 г NaOH ― x г H2SO4
80 г / 8 г = 98 г / х г
х г • 80 г = 98 г • 8 г
х=98 г • 8 г : 80 г=9,8 г
II способ
1. Вычисляем количество вещества NaOH массой 8 г по формуле: n=m/M, где
M=Mrг/моль
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, M(NaOH)=40 г/моль
n(NaOH)=m(NaOH) : M(NaOH)=8 г : 40 г/моль=0,2 моль
2. Cоставляем химическое уравнение:
0,2 моль х моль
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
2 моль 1 моль
Под формулами соединений NaOH и H2SO4 записываем их количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении (2 моль и 1 моль соответственно), а над формулами - вычисленное количество вещества натрий гидроксида (0,2 моль) и неизвестное количество вещества сульфатной кислоти (х моль).
С помощью пропорции находим количество вещества сульфатной кислоты:
0,2 моль / 2 моль = х моль / 1 моль
х моль • 2 моль = 0,2 моль • 1 моль
х=0,2 моль • 1 моль : 2 моль=0,1 моль
3. Массу H2SO4 количеством вещества 0,1 моль вычисляем по формуле: m=n•M, где
M=Mrг/моль
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(О)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 г/моль
m(H2SO4)=n(H2SO4)•M(H2SO4)=0,1 моль•98 г/моль=9,8 г
Ответ: m(H2SO4)=9,8 г
Упражнение 243 В результате реакции достаточного количества хлоридной кислоты с 10 г смеси порошков серебра и цинка выделилось 0,7 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю серебра в смеси.
Дано: m(Ag,Zn)=10 г, V(H2)=0,7 л
Найти: w(Ag)-?
Решение
В смеси порошков серебра и цинка с хлоридной кислотой реагирует только цинк. Составляем химическое уравнение:
x г 0,7 л
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
65 г 22,4 л
Над формулами соединений H2 и Zn записываем приведенную в условии задачи объем водорода (0,7 л) и неизвестную массу цинка (х г), а под формулами - объем и массу соответственного количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу (M=Mr г/моль) цинка и, соответственно, массу 1 моль, ибо прореагировало 1 моль цинка Zn с 1 моль водорода Н2 (1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 л).
Mr(Zn)=Ar(Zn)=65, M(Zn)=65 г/моль. Масса 1 моль=65 г
Составляем пропорцию и решаем её:
по уравнению реакции 22,4 л Н2 образуется с 65 г Zn,
по условию задачи 0,7 л Н2 ― х г Zn
22,4 л / 0,7 л = 65 г / х г
х г • 22,4 л = 65 г • 0,7 л
х=65 г • 0,7 л : 22,4 л=2,03 г
Вычисляем массу серебра в смеси:
m(Ag)=m(Ag,Zn)-m(Zn)=10 г - 2,03 г=7,97 г
Массовую долю соединения в смеси вычисляем по формуле:
w(соединения)=m(соединения)/m(смеси)
w(Ag)=m(Ag)/m(Ag,Zn)=7,97 г : 10 г=0,797, или 79,7%
Ответ: w(Ag)=79,7%, или 0,797
Упражнение 244 При нагревании нитратной кислоты выделилось 11,2 л смеси газов — оксида NO2 и кислорода (н.у.). Какая масса кислоты разложилась?
Дано: V(NO2,O2)=11,2 л
Найти: m(HNO3)-?
Решение
Составляем химическое уравнение:
x г __11,2 л__
4HNO3 = 4NO2 + O2+ 2H2O
252 г 112 л
Над формулами соединений NO2 и O2 записываем приведенную в условии задачи объем смеси газов (11,2 л) и неизвестную массу нитратной кислоты (х г), а под формулами - объем и массу соответственного количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравненииі. Для этого вычисляем молярную массу (M=Mr г/моль) нитратной кислоты и, соответственно, массу 4 моль, ибо прореагировало 4 моль кислоты HNO3 с образованием 4 моль нитроген (IV) оксида NO2 и 1 моль кислорода O2, вместе образовалось 5 моль газа (1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 л, а 5 моль будут занимать 112 л).
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, M(HNO3)=63 г/моль
Масса 1 моль=63 г, а масса 4 моль = 252 г
Составляем пропорцию и решаем её:
по уравнению реакции 112 л газов образуется с 252 г HNO3,
по условию задачи 11,2 л газов ― х г HNO3
112 л / 11,2 л = 252 г / х г
х г • 112 л = 252 г • 11,2 л
х=252 г • 11,2 л : 112 л=25,2 г
Ответ: m(HNO3)=25,2 г