Формулы кислот
Определение и формулы кислот
Кислоты – электролиты, при диссоциации которых из положительных ионов образуются только ионы H + :
Все кислоты классифицируют на неорганические и органические (карбоновые), которые также имеют свои собственные (внутренние) классификации.
При нормальных условияхзначительное количество неорганических кислот существуют в жидком состоянии, некоторые – в твёрдом состоянии (H3PO4, H3BO3).
Органические кислоты с числом атомов углерода до 3 представляют собой легкоподвижные бесцветные жидкости с характерным резким запахом; кислоты с 4-9 атомами углерода — маслянистые жидкости с неприятным запахом, а кислоты с большим количеством атомов углерода— твёрдые вещества, нерастворимые в воде.
Химические формулы кислот
Химические формулы кислот рассмотрим на примере нескольких представителей (как неорганических, так и органических): хлороводородной кислоте –HCl, серной кислоте – H2SO4, фосфорной кислоте — H3PO4, уксусной кислоте – CH3COOH и бензойной кислоте – C6H5COOH. Химическая формула показывает качественный и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов входит в конкретное соединение) По химической формуле можно вычислить молекулярную массу кислот (Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(Cl) = 35,5 а.е.м., Ar(P) = 31 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м., Ar(S) = 32 а.е.м., Ar(C) = 12 а.е.м.):
Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.
Mr(H2SO4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.
Mr(H3PO4) = 3×1 + 31 + 4×16 = 3 + 31 + 64 = 98.
Mr(CH3COOH) = 3×Ar(С) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);
Mr(CH3COOH) = 3×12 + 4×1 + 2×16 = 36 + 4 + 32 = 72.
Mr(C6H5COOH) = 7×12 + 6×1 + 2×16 = 84 + 6 + 32 = 122.
Структурные (графические) формулы кислот
Структурная (графическая) формула вещества является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Укажем структурные формулы каждого из вышеуказанных соединений:
Рис. 1. Структурная формула хлороводородной кислоты.
Рис. 2. Структурная формула серной кислоты.
Рис. 3. Структурная формула фосфорной кислоты.
Рис. 4. Структурная формула уксусной кислоты.
Рис. 5. Структурная формула бензойной кислоты.
Ионные формулы
Все неорганические кислоты являются электролитами, т.е. способны диссоциировать в водном растворе на ионы:
Примеры решения задач
| Задание | При полном сгорании 6 г органического вещества образовалось 8,8 г оксида углерода (IV) и 3,6 г воды. Определите молекулярную формулу сожженного вещества, если известно, что его молярная масса равна 180 г/моль. |
| Решение | Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у»и «z» соответственно: |
Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.
Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):
M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;
M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.
m(C) = [8,8 / 44]×12 = 2,4 г;
m(H) = 2×3,6 / 18 ×1= 0,4 г.
Определим химическую формулу соединения:
x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);
x:y:z= 0,2 : 0,4 : 0,2 = 1: 2 : 1.
Значит простейшая формула соединения CH2Oи молярную массу 30 г/моль [M(CH2O) = Ar(C) + 2×Ar(H) + Ar(O) = 12 + 2×1 + 16 = 12 + 2 + 16 = 30 / моль].
Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение истинной и полученной молярных масс:
Msubstance / M(CH2O) = 180 / 30 = 6.
Значит индексы атомов углерода, водорода и кислорода должны быть в 6 раз выше, т.е. формула вещества будет иметь вид C6H12O6. Это глюкоза или фруктоза.
| Задание | Выведите простейшую формулу соединения, в котором массовая доля фосфора составляет 43,66%, а массовая доля кислорода – 56,34%. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле: |
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.
Обозначим число атомов фосфора в молекуле через «х», а число атомов кислорода через «у»
Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов фосфора и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).
Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения:
x:y = 43,66/31 : 56,34/16;
x:y: = 1,4 : 3,5 = 1 : 2,5 = 2 : 5.
Значит простейшая формула соединения фосфора и кислорода имеет вид P2O5. Это оксид фосфора (V).
Характерные химические свойства кислот
Содержание:
Кислоты – это химические соединения, содержащие в себе положительный атом водорода (катион H+) и кислотный остаток (анион A-). Является сложным веществом.
Общая характеристика
В первую очередь кислоты различают по растворимости. Есть нерастворимые, растворимые и полурастворимые кислоты. Эти различия прописаны в таблице растворимости, так что наизусть запоминать не требуется.
Классификация:
Бескислородные кислоты – это растворы галогеноводородов, атомы которых в растворе связаны полярной ковалентной связью. Название кислоты складывается из названия кислотного остатка в первую очередь, а дальше называется катион (водород). Так с хлором и водородом образуется хлороводородная кислота, а с серой – сероводородная.
Кислородосодержащие кислоты, или оксокислоты называют за счёт наличия в них кислорода. Общего принципа построения названия этих кислот нет, так что их названия необходимо запоминать на память.
Физические свойства
Кислоты, в зависимости от условий, могут быть в трёх агрегатных состояниях: в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Кислоты могут обладать цветом и запахом.
Химические свойства
Изменение цвета индикаторов
Кислота в водной среде способна изменить цвет разных индикаторов. Кислоты окрашивают в красных цвет лакмус, метилоранж и универсальный индикатор. Фенолфталеин не окрашивается.
Взаимодействие кислот с металлами
Кислота способна реагировать только с металлами, находящимися левее водорода в ряду активности металлов.
Из приведенного выше химического уравнения нужно отметить, что при взаимодействии кислоты и металла происходит реакция замещения, образуется соль и выделяется H2.
Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами
При взаимодействии кислоты с основным или амфотерным оксидами происходит реакция обмена в результате которой образуются соль и H2O.
В качестве примера приведены следующие реакции:
Из приведённого выше химического уравнения нужно отметить, что в реакциях основного оксида калия и амфотерного оксида алюминия (III) с кислотами, образуется соль и H2O.
Взаимодействие кислот с основными и амфотерными гидроксидами
Из приведённой выше химического уравнения нужно отметить, что при реакции основного гидроксида калия и амфотерного гидроксида алюминия (III) с кислотами образуются соль и H2O.
Взаимодействие кислот с солями
Реакция кислоты с солью является реакцией обмена, так же ее называют реакцией нейтрализации. Она возможно только в случае выпадения соли в осадок, выделения газа, слабые электролиты или вода. Рассмотрим все случаи более подробно.
Из приведённого выше химического уравнения можно увидеть, что при взаимодействии кислоты и соли образуются новые кислота и нерастворимая соль, которые выпадают в осадок. Осадок может иметь различную окраску, плотность и консистенцию.
Из приведённых выше химических уравнений нужно отметить, что при реакции соли с кислотой образуется новая соль и выделяется газ. Разберём одну из реакций: при взаимодействии твёрдого хлорида натрия с концентрированной хлороводородной кислотой образовалась натриевая соль серной кислоты и выделился летучий газ хлороводород.
Такие реакции возможны только при условии, когда одним из реагентов сильный электролит. Для того, чтобы убедиться, что реакция будет протекать используют вытеснительный ряд:
В этом ряду кислоты расположены так, что в растворах кислот и их солей могут в результате реакции вытесняют из раствора те, что стоят левее в ряду. Азотная и фосфорная кислоты находятся на одном месте в ряду, т.к. имеют одинаковые вытеснительные способности.
Из приведённого выше химического уравнения нужно отметить, что хлороводородная кислота, которая находится в данном ряду левее, способна вытеснять кислотный остаток карбоновой кислоты, стоящей в ряду правее. Нужно учитывать, что карбоновая кислота слабая и при стандартных условиях она распадется на углекислый газ и воду. Углекислый газ выделяется из раствора, а вода остаётся.
Разложение кислородсодержащих кислот
В результате реакции разложения кислородсодержащих кислот всегда образуется вода и оксид.
Из приведённых выше реакций можно увидеть, что карбоновая легко разлагается при обычных условиях, так как является одной из самых слабой кислотой. Для разложения сернистой и кремниевой кислоты их растворы необходимо нагреть. Во всех трёх реакция в результате образуется вода и оксиды кислотных остатков.
Химия
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Оксиды
Оксиды в природе нас окружают повсюду, честно говоря, сложно представить нашу планету без двух веществ – это вода Н2О и песок SiO2.
Вы можете задаться вопросом, а что бывают другие бинарные соединения с кислородом, которые не будут относиться к оксидам.
Поранившись, Вы обрабатываете рану перекисью водорода Н2О2. Или для примера соединение с фтором OF2. Данные вещества вписываются в определение, так как состоят из 2 элементов и присутствует кислород. Но давайте определим степени окисления элементов.
Рассмотрим на примере следующих веществ кальций Са, мышьяк As и алюминий Al.
Подобно простым веществам реагируют с кислородом сложные, только в продукте будет два оксида. Помните детский стишок, а синички взяли спички, море синее зажгли, а «зажечь» можно Чёрное море, в котором содержится большое количество сероводорода H2S. Очевидцы землетрясения, которое произошло в 1927 году, утверждают, что море горело.
Чтобы дать название оксиду вспомним падежи, а именно родительный, который отвечает на вопросы: Кого? Чего? Если элемент имеет переменную валентность в скобках её необходимо указать.
Классификация оксидов строится на основе степени окисления элемента, входящего в его состав.
Реакции оксидов с водой определяют их характер. Но как составить уравнение реакции, а тем более определить состав веществ, строение которых Вам ещё не известно. Здесь приходит очень простое правило, необходимо учитывать, что эта реакция относиться к типу соединения, при которой степень окисления элементов не меняется.
Возьмём основный оксид, степень окисления входящего элемента +1, +2(т.е. элемент одно- или двухвалентен). Этими элементами будут металлы. Если к этим веществам прибавить воду, то образуется новый класс соединений – основания, состава Ме(ОН)n, где n равно 1, 2 или 3, что численно отвечает степени окисления металла, гидроксильная группа ОН- имеет заряд –(минус), что отвечает валентности I.При составлении уравнений не забываем о расстановке коэффициентов.
Особо следует выделить оксиды неметаллов в степени окисления +1 или +2, их относят к несолеобразующим. Это означает, что они не реагируют с водой, и не образуют кислоты либо основания. К ним относят CO, N2O, NO.
Чтобы определить будет ли оксид реагировать с водой или нет, необходимо обратиться в таблицу растворимости. Если полученное вещество растворимо в воде, то реакция происходит.
Золотую середину занимают амфотерные оксиды. Им могут соответствовать как основания, так и кислоты, но с водой они не реагируют. Они образованные металлами в степени окисления +2 или +3, иногда +4. Формулы этих веществ необходимо запомнить.
Кислоты
Если в состав оксидов обязательно входит кислород, то следующий класс узнаваем будет по наличию атомов водорода, которые будут стоять на первом месте, а за ними следовать, словно нитка за иголкой, кислотные остатки.
В природе существует большое количество неорганических кислот. Но в школьном курсе химии рассматривается только их часть. В таблице 1 приведены названия кислот.
Валентность кислотного остатка определяется количеством атомов водорода. В зависимости от числа атомов Н выделяют одно- и многоосновные кислоты.
Если в состав кислоты входит кислород, то они называются кислородсодержащими, к ним относится серная кислота, угольная и другие. Получают их путём взаимодействия воды с кислотными оксидами. Бескислородные кислоты образуются при взаимодействии неметаллов с водородом.
Только одну кислоту невозможно получить подобным способом – это кремниевую. Отвечающий ей оксид SiO2 не растворим в воде, хотя честно говоря, мы не представляем нашу планету без песка.
Основания
Чтобы дать название, изначально указываем класс – гидроксиды, потом добавляем чего, какого металла.
Классификация оснований базируется на их растворимости в воде и по числу ОН-групп.
Следует отметить, что гидроксильная группа, также как и кислотный остаток, это часть целого. Невозможно получить кислоты путём присоединения водорода к кислотному остатку, аналогично, чтобы получить основание нельзя писать уравнение в таком виде.
В природе не существуют отдельно руки или ноги, эта часть тела. Варианты получения кислот были описаны выше, рассмотрим, как получаются основания. Если к основному оксиду прибавить воду, то результатом этой реакции должно получиться основание. Однако не все основные оксиды реагируют с водой. Если в продукте образуется щёлочь, значит, реакция происходит, в противном случае реакция не идёт.
Данным способом можно получить только растворимые основания. Подтверждением этому служат реакции, которые вы можете наблюдать. На вашей кухне наверняка есть алюминиевая посуда, это могут быть кастрюли или ложки. Эта кухонная утварь покрыта прочным оксидом алюминия, который не растворяется в воде, даже при нагревании. Также весной можно наблюдать, как массово на субботниках белят деревья и бордюры. Берут белый порошок СаО и высыпают в воду, получая гашеную известь, при этом происходит выделение тепла, а это как вы помните, признак химического процесса.
Раствор щёлочи можно получить ещё одним методом, путём взаимодействия воды с активными металлами. Давайте вспомним, где они размещаются в периодической системе – I, II группа. Реакция будет относиться к типу замещения.
Напрашивается вопрос, а каким же образом получаются нерастворимые основания. Здесь на помощь придёт реакция обмена между щёлочью и растворимой солью.
С представителями веществ этого класса вы встречаетесь ежедневно на кухне, в быту, на улице, в школе, сельском хозяйстве.
Объединяет все эти вещества, что они содержат атомы металла и кислотный остаток. Исходя из этого, дадим определение этому классу.
Средние соли – это продукт полного обмена между веществами, в которых содержатся атомы металла и кислотный остаток (КО) (мы помним, что это часть чего-то, которая не имеет возможности существовать отдельно).
Выше было рассмотрено 3 класса соединений, давайте попробуем подобрать комбинации, чтобы получить соли, типом реакции обмена.
Чтобы составить название солей, необходимо указать название кислотного остатка, и в родительном падеже добавить название металла.
Ca(NO3)2– нитрат (чего) кальция, CuSO4– сульфат (чего) меди (II).
Наверняка многие из вас что-то коллекционировали, машинки, куклы, фантики, чтобы получить недостающую модель, вы менялись с кем-то своей. Применим этот принцип и для получения солей. К примеру, чтобы получить сульфат натрия необходимо 2 моль щёлочи и 1 моль кислоты. Допустим, что в наличии имеется только 1 моль NaOH, как будет происходить реакция? На место одного атома водорода станет натрий, а второму Н не хватило Na. Т.е в результате не полного обмена между кислотой и основанием получаются кислые соли. Название их не отличается от средних, только необходимо прибавить приставку гидро.
Однако бывают случаи, с точностью наоборот, не достаточно атомов водорода, чтобы связать ОН-группы. Результатом этой недостачи являются основные соли. Допустим реакция происходит между Ва(ОН)2 и HCl. Чтобы связать две гидроксильные группы, требуется два водорода, но предположим, что они в недостаче, а именно в количестве 1. Реакция пойдёт по схеме.
Особый интерес и некоторые затруднения вызывают комплексные соли, своим внешним, казалось,громоздким и непонятным видом, а именно квадратными скобками:K3[Fe(CN)6] или [Ag(NH3)2]Cl. Но не страшен волк, как его рисуют, гласит поговорка. Соли состоят из катионов (+) и анионов (-). Аналогично и с комплексными солями.
Образует комплексный ион элемент-комплексообразователь, обычно это атом металла, которого, как свита, окружают лиганды.
Теперь необходимо справиться с задачей дать название этому типу солей.
Образование комплексных солей происходит путём взаимодействия, к примеру, амфотерных оснований с растворами щелочей. Амфотерность проявляется способностью оснований реагировать как с кислотами, так и щелочами. Так возьмём гидроксид алюминия или цинка и подействуем на них кислотой и щёлочью.
В природе встречаются соли, где на один кислотный остаток приходится два разных металла. Примером таких соединений служат алюминиевые квасцы, формула которых имеет вид KAl(SO4)2. Это пример двойных солей.
Из всего вышесказанного можно составить обобщающую схему, в которой указаны все классы неорганических соединений.
Кислоты
Урок 21. Химия 8 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Кислоты»
Слово «кислота» каждый слышал в повседневной жизни. Каждый знает, что в лимонах – лимонная кислота, в яблоках – яблочная кислота, в листьях щавеля – щавелевая кислота. Кроме этого, такая муравьиная кислота присутствует в пчелином яде, а также помогает муравьям защищаться от врагов. При скисании виноградного сока образуется уксусная кислота, при скисании молока или квашении капусты – молочная кислота. Многие кислоты человек использует в своей жизни, например, уксусную кислоту, а такие кислоты, как соляная и серная широко используются в народном хозяйстве.
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Атом водорода в кислотах всегда стоит на первом месте, все, что после водорода – кислотные остатки. Например, в HNO3, NO3 – кислотный остаток.
По содержанию кислорода в кислотах, кислоты делятся на кислородсодержащие, т.е. в этих кислотах присутствует кислород. Например, HNO3, H2SO4. Кислоты, в которых отсутствует кислород, называются бескислородными. К таким кислотам относятся HCl, H2S.
По растворимости в воде, кислоты делятся на растворимые в воде, к ним относится большинство кислот и нерастворимые в воде, к ним относится H2SiO3.
К летучим относятся такие кислоты, как H2S, HCl, к нелетучим – большинство кислородсодержащих кислоты.
По числу атомов водорода в кислоте, кислоты делят на: одноосновные, в которых 1 атом водорода, например, HCl, двухосновные, в которых 2 атома водорода, например, H2SO4. Трехосновные кислоты – это кислоты, в которых 3 атома водорода, например, H3PO4.
Заряд атома водорода в кислотах всегда (+), а заряд кислотного остатка всегда отрицателен и численно равен числу атомов водорода в кислоте.
Для того чтобы написать структурные формулы кислородсодержащих кислот нужно помнить, что сначала нужно записать все гидроксид-ионы. А затем все остальные атомы кислорода связать с кислотообразующим элементом. Так, например, в серной кислоте – H2SO4 – 2 гидроксид-иона, а остальные 2 атома кислорода связываем с кислотообразующим элементом –серой – двумя черточками.
Давайте рассмотрим некоторые ионы. В кислоте H2SO4 заряд кислотного остатка – SO4 равен (2-), т.к. в этой кислоте 2 атома водорода. Кроме того, этот ион SO4 2- является сложным. В кислоте HCl заряд кислотного остатка – Cl, равен (-), т.к. в этой кислоте 1 атом водорода. Этот ион называется простым.
Серная кислота – H2SO4, бесцветная, маслянистая жидкость, не имеет запаха, вдвое тяжелее воды. Серная кислота поглощает влагу из воздуха и других газов, поэтому ее используют для осушения газов.
При разбавлении серной кислоты, следует кислоту вливать в воду, а не наоборот, т.к. при смешивании воды с кислотой, происходит сильное разогревание раствора, и вода, не успев смешаться с кислотой, может закипеть и выбросить брызги вверх. Поэтому кислоту следует вливать в воду тонкой струей и перемешивать.
Серная кислота обугливает древесину, ткани, кожу. Если в пробирку с серной кислотой поместить лучинку или сахар, то они обугливаются.
Ее применяют в производстве удобрений и красителей, взрывчатых веществ, медикаментов, моющих средств, очистке керосина, нефтяных масел. Она является электролитом в аккумуляторах.
Кислоты, как и основания можно различить с помощью индикаторов. Посмотрим таблицу и сравним, как изменяют свою окраску индикаторы в присутствии кислот. Лакмус становится красным, метиловый оранжевый тоже, а вот фенолфталеин окраску не изменяет. Поэтому лакмус и метиловый оранжевый – основные индикаторы, которые используют для распознавания кислот.
Окраска индикаторов в кислотах
Но наиболее удобный и безопасный способ – это использование универсальной индикаторной бумаги, на которую нанесена смесь индикаторов. По изменению цвета полоски бумаги можно судить о характере среды: кислая она, щелочная или нейтральная. Кроме того, по интенсивности изменения окраски можно судить и о значительности кислотности или щёлочности, которая оценивается по специальной шкале. Эта шкала нанесена на упаковку полосок универсальной индикаторной бумаги. Она называется шкалой рН. Если рН = 7, то среда считается нейтральной, как в дистиллированной воде, если рН 7, то среда щелочная и чем больше эта величина, тем выше щёлочность раствора. Посмотрите на рисунок, как изменяется интенсивность окраски, чем среда более кислая, тем окраска более красная на универсальной индикаторной бумаге, чем среда более щелочная, тем окраска становится более синей.
Определение степени окисления атомов по формуле кислоты
По формулам кислот попробуем определить степени окисления атомов химических элементов, входящих в состав кислоты. Например, в кислоте H2S степень окисления водорода (+1), это постоянно, а серы (-2), т.к. сумма степеней окисления должна ровняться 0. У водорода суммарная степень окисления – (+2), значит, у серы будет (-2), т.к. в составе кислоты 1 атом серы.
Давайте определим степени окисления всех элементов в сернистой кислоте – H2SO3. Как известно, степени окисления водорода и кислорода постоянны и соответственно равны (+1) и (-2). Найдем степень окисления серы, для этого составим уравнение, где х – это неизвестная степень окисления серы. (+1) · 2 + х + (-2) × 3 = 0. Ноль – суммарная степень окисления атомов всех элементов в соединении. Х = +4. Следовательно степень окисления серы в кислоте – (+4).
Зная степень окисления элемента-неметалла в кислоте, нетрудно определить, какой оксид ей соответствует. В нашей кислоте – это оксид SO2, т.е. оксид серы (IV), потому что в этом оксиде степень окисления серы тоже (+4).
Все кислоты имеют соответствующее название и формулу, а также кислотный остаток, который тоже имеет свое название. В таблице приведены некоторые из кислот.
