2020-04-20
173
1.Составьте уравнения реакций, протекающих в водном растворе между: а) CuSO4 и Zn; б) AgNO3 и Cu; в) Hg(NO3)2 и Cr; г) HCl и Al; д) H2SO4 и Ni; е) HBr и Mn.
2.С растворами каких из следующих веществ будет реагировать хром: а) AgNO3; б) NaCl; в) NiSO4; г) Cu(NO3)2; д) CaBr2; е) Al2(SO4)3?
3.Какие вещества вступили в реакцию, если в результате реакции образовались а) Ag и Pb(NO3)2p; б) H2 и MgSO4p; в) Pb и Al(NO3)3p; г) H2 и FeCl2p; д) CaCO3 и NaClp; е) Fe(OH)3 и Rb2SO4p?
4.Осуществите превращения:
а) Mg
MgSO4
Mg(OH)2
MgO;
б) S
SO2
SO3
H2SO4
ZnSO4
BaSO4.
5. С избытком соляной кислоты прореагировали равные по массе кусочки магния и марганца. Не прибегая к вычислениям, определите, в каком случае выделилось больше водорода.
6.С избытком раствора серной кислоты прореагировали равные по количеству вещества кусочки алюминия и цинка. Не прибегая к вычислениям, определите, в каком случае выделилось больше водорода.
Реакции металлов с растворами кислот и солей.
12.3. Кислотно-основные реакции (КОР)
Чаще всего кислотно-основные реакции протекают в растворах.(Одним из немногих примеров кислотно-основных реакций, протекающих не в растворах - образование кристаллического хлорида аммония из газообразного хлороводорода и аммиака: HCl(г)+NH3(г)=NH4Cl(кр)).С некоторыми из них вы уже знакомы (см. § 11.4). В 9-м классе вы будете изучать только те кислотно-основные реакции, которые протекают в водных растворах.
Катион водорода отличается от всех остальных ионов тем, что это – нехимическая частица. Это протон – ядро атома водорода, полностью лишенное электронной оболочки. Из-за отсутствия электронной оболочки катион водорода не может существовать в химических системах как отдельная частица, а может только передаваться от одной частицы к другой.
Следует различать кислоты-частицы (молекулы или ионы) и кислоты - вещества, а также основания-частицы (молекулы или ионы) и основания-вещества.
| Кислоты-частицы – молекулы и ионы, способные отдавать протоны.Основания-частицы – молекулы и ионы, способные принимать протоны. |
Для соответствующих веществ можно дать пока только предварительные определения.
| Кислоты-вещества – вещества, в состав которых входят частицы-кислоты. Основания-вещества – вещества, в состав которых входят частицы-основания. |
Если и кислота (НА, кислота I) и основание (В, основание I) представляют собой молекулы, то их взаимодействие можно описать следующим уравнением:
.
Частица-кислота I (НА), отдав протон, превращается в анион (A
), способный принимать протон, то есть в частицу-основание II. В свою очередь, частица-основание I (В), приняв протон, превращается в катион (HB
), способный отдавать протон, то есть, в частицу-кислоту II. Возможна и обратная реакция:
.
Так как реакция обратима, может установиться равновесие:
,
которое называется кислотно-основным равновесием.
Пример такого равновесия – равновесие в растворе азотистой кислоты:
Как видно из уравнения, в приведенном примере молекулы воды являются частицами-основаниями. Схема механизма этой реакции
Примечание. Все молекулы и ионы в водном растворе гидратированы, поэтому индексы " aq " в уравнениях реакций, протекающих в водных растворах, в дальнейшем мы ставить не будем за исключением тех случаев, когда их отсутствие может вызвать недоразумение.
Другие примеры кислотно-основных равновесий:
| HA + B А + HB: | H3O + CN H2O + HCN; |
| HA + B A2 + HB2 : | HSO4 + N2H5 SO42 + N2H62 ; |
| HA + B A + HB: | HNO2 + OH NO2 + H2O; H2O + NO2 OH + HNO2. |
В последней реакции молекулы воды являются частицами-кислотами.
Возможны и иные сочетания исходных частиц.
Носителем кислотных свойств в водном растворе является ион оксония – именно он образуется из молекулы воды при взаимодействии с кислотой. Носителем основных свойств в водных растворах является гидроксид-ион – именно этот ион образуется из молекулы воды при взаимодействии с основанием.
Присутствие именно этих ионов в растворе определяется с помощью кислотно-основных индикаторов, а ионы оксония придают раствору кислый вкус. Поэтому, когда о веществе говорят " кислота ", то имеют в виду, что при взаимодействии этого вещества с водой в растворе появляются ионы оксония. Точно также, когда о веществе говорят " основание", то имеют в виду, что при взаимодействии этого вещества с водой в растворе появляются гидроксид-ионы. Если индивидуальное вещество уже содержит ионы оксония или гидроксид-ионы, то такое вещество тоже называют кислотой или основанием.
| Кислоты-вещества – вещества, содержащие в своем составе ионы оксония, или при взаимодействии с водой образующие в качестве катионов только ионы оксония. |
Например, (H3O)Cl или (H3O)2SO4 содержат в своем составе ионы оксония, а HCl, H2SO4, HNO2 образуют эти ионы при взаимодействии с водой. И в том, и в другом случае при растворении этих веществ в воде в растворе появляются ионы оксония:
.
| Основания-вещества – вещества, содержащие в своем составе гидроксид-ионы или при взаимодействии с водой образующие в качестве анионов только гидроксид-ионы. |
Например, NaOH или Ba(OH)2 содержат в своем составе гидроксид-ионы, а NH3 (аммиак) или CH3NH2 (метиламин) при взаимодействии с водой образуют гидроксид-ионы. При растворении этих веществ в воде в растворе появляются гидроксид-ионы:
.
Для вещества-основания использование предварительного определения (см. предыдущую страницу) невозможно. Причина в том, что существует довольно много веществ, в состав которых входят частицы, способные принимать протон и даже очень к этому склонные, то есть частицы-основания (H
, O2
, N3
, S2
, CO3
, PO43
и др.), но вещества эти по традиции основаниями обычно не называют, а относят к другим классам неорганических веществ (гидридам, оксидам, нитридам и солям, соответственно). Точно также обстоит дело и с веществами-кислотами: под предварительное определение здесь подпадает очень много веществ, которые традиционно относят к солям. Дело в том, что многие гидратированные катионы могут отдавать протон молекулам воды, например:
[Zn(H2O)4]2
+ H2O
[Zn(H2O)3(OH)]
+ H3O
;
[Al(H2O)6]3
+ H2O
[Al(H2O)5(OH)]2
+ H3O
и т. д. (подробнее см. § 12.7).
