Формулы кислот и солей и их названия. Названия и формулы важнейших кислот и солей

Кислоты – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода (способных замещаться атомами металла), связанных с кислотным остатком.

Общая характеристика

Кислоты классифицируются на бескислородные и кислородосодержащие, а также на органические и неорганические.

Рис. 1. Классификация кислот – бескислородные и кислородосодержащие.

Бескислородные кислоты – это растворы в воде таких бинарных соединений, как галогеноводороды или сероводород. В растворе полярная ковалентная связь между водородом и электроотрицательным элементом поляризуется под действием дипольных молекул воды, и молекулы распадаются на ионы. присутствие ионов водорода в веществе и позволяет называть водные растворы этих бинарных соединений кислотами.

Кислоты называют от названия бинарного соединения прибавлением окончания -ная. например, HF – фтороводородная кислота. Анион кислоты называют по названию элемента прибавлением окончания -ид, например, Cl – хлорид.

Кислородосодержащие кислоты (оксокислоты) – это кислотные гидроксиды, диссоциирующие по кислотному типу, то есть как протолиты. Общая формула их – Э(ОН)mOn, где Э – неметалл или металл с переменной валентностью в высшей степени окисления. при условии, когда n равно 0, то кислота слабая (H 2 BO 3 – борная), если n=1, то кислота либо слабая, либо средней силы (H 3 PO 4 -ортофосфорная), если n больше или равно 2, то кислота считается сильной (H 2 SO 4).

Рис. 2. Серная кислота.

Кислотным гидроксидам соответствуют кислотные оксиды или ангидриды кислот, например, серной кислоте соответствует серный ангидрид SO 3 .

Химические свойства кислот

Для кислот характерен ряд свойств, которые отличают их от солей и других химических элементов:

• Действие на индикаторы. Как протолиты кислоты диссоциируют с образованием ионов H+, которые изменяют окраску индикаторов: фиолетовый раствор лакмуса становится красным, а оранжевый раствор метилоранжа становится розовым. Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, причем каждая последующая стадия идет труднее предыдущей, так как на второй и третьей ступенях диссоциируют все более слабые электролиты:

H 2 SO 4 =H+ +HSO 4 –

В зависимости от того, является ли кислота концентрированной или разбавленной зависит цвет индикатора. Так, например, при опускании лакмуса в концентрированную серную кислоту, индикатор становится красным, в разбавленной же серной кислоте цвет не изменится.

• Реакция нейтрализации , то есть взаимодействие кислот с основаниями, в результате чего происходит образование соли и воды, идет всегда, если хотя бы один из реагентов сильный (основание или кислота). Реакция не идет, если кислота слабая, основание нерастворимо. Например, не идет реакция:

H 2 SiO 3 (слабая, нерастворимая в воде кислота)+ Cu(OH) 2 – реакция не идет

Но в других случаях реакция нейтрализации с этими реагентами идет:

H 2 SiO 3 +2KOH (щелочь)=K 2 SiO 3 +2H 2 O

• Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:

Fe 2 O 3 +3H 2 SO 4 =Fe 2 (SO 4) 3 +3H 2 O

• Взаимодействие кислот с металлами , стоящими в ряду напряжений левее водорода, приводит к процессу, в результате которого образуется соль, и выделяется водород. Эта реакция идет легко, если кислота достаточно сильная.

Азотная кислота и концентрированная серная кислоты реагируют с металлами за счет восстановления не водорода, а центрального атома:

Mg+H 2 SO 4 +MgSO 4 +H 2

• Взаимодействие кислот с солями происходит, если в результате образуется слабая кислота. Если соль, реагирующая с кислотой, растворима в воде, то реакция пойдет также в том случае, если образуется нерастворимая соль:

Na 2 SiO 3 (растворимая соль слабой кислоты)+2HCl (сильная кислота)=H 2 SiO 3 (слабая нерастворимая кислота)+2NaCl (растворимая соль)

Многие кислоты находят применение в промышленности, например, уксусная кислота необходима для консервирования мясных и рыбных продуктов

Называются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием ионов водорода.

Кислоты классифицируются по их силе, по основности и по наличию или отсутствию кислорода в составе кислоты.

По силе кислоты делятся на сильные и слабые. Важнейшие сильные кислоты - азотная HNO 3 , серная H 2 SO 4 , и соляная HCl .

По наличию кислорода различают кислородсодержащие кислоты (HNO 3 , H 3 PO 4 и т.п.) и бескислородные кислоты (HCl , H 2 S , HCN и т.п.).

По основности , т.е. по числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться атомами металла с образованием соли, кислоты подразделяются на одноосновные (например, HNO 3 , HCl ), двухосновные (H 2 S , H 2 SO 4 ), трехосновные (H 3 PO 4 ) и т. д.

Названия бескислородных кислот производятся от названия неметалла с прибавлением окончания -водородная: HCl - хлороводородная кислота, H 2 S е - селеноводородная кислота, HCN - циановодородная кислота.

Названия кислородсодержащих кислот также образуются от русского названия соответствующего элемента с добавлением слова «кислота». При этом название кислоты, в которой элемент находится в высшей степени окисления , оканчивается на «ная» или «овая», например, H 2 SO 4 - серная кислота, HClO 4 - хлорная кислота, H 3 AsO 4 - мышьяковая кислота. С понижением степени окисления кислотообразующего элемента окончания изменяются в следующей последовательности: «оватая» (HClO 3 - хлорноватая кислота), «истая» (HClO 2 - хлористая кислота), «оватистая» (H О Cl - хлорноватистая кислота). Если элемент образует кислоты, находясь только в двух степенях окисления, то название кислоты, отвечающее низшей степени окисления элемента, получает окончание «истая» (HNO 3 - азотная кислота, HNO 2 - азотистая кислота).

Таблица - Важнейшие кислоты и их соли

Получение кислот

1. Бескислородные кислоты могут быть получены при непосредственном соединении неметаллов с водородом:

H 2 + Cl 2 → 2HCl,

H 2 + S H 2 S.

2. Кислородсодержащие кислоты нередко могут быть получены при непосредственном соединении кислотных оксидов с водой:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ,

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 ,

P 2 O 5 + H 2 O = 2 HPO 3 .

3. Как бескислородные, так и кислородсодержащие кислоты можно получить по реакциям обмена между солями и другими кислотами:

BaBr 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HBr,

CuSO 4 + H 2 S = H 2 SO 4 + CuS,

CaCO 3 + 2HBr = CaBr 2 + CO 2 + H 2 O.

4. В ряде случаев для получения кислот могут быть использованы окислительно-восстановительные реакции:

H 2 O 2 + SO 2 = H 2 SO 4 ,

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO .

Химические свойства кислот

1. Наиболее характерное химическое свойство кислот - их способность реагировать с основаниями (а также с основными и амфотерными оксидами) с образованием солей, например:

H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O,

2HNO 3 + FeO = Fe(NO 3) 2 + H 2 O,

2 HCl + ZnO = ZnCl 2 + H 2 O .

2. Способность взаимодействовать с некоторыми металлами, стоящими в ряду напряжения до водорода, с выделением водорода:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ,

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 .

3. С солями, если образуется малорастворимая соль или летучее вещество:

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl,

2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ,

2KHCO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 +2SO 2 + 2H 2 O.

Заметим, что многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, причем легкость диссоциации по каждой из ступеней падает, поэтому для многоосновных кислот вместо средних солей часто образуются кислые (в случае избытка реагирующей кислоты):

Na 2 S + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 S ,

NaOH + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + H 2 O.

4. Частным случаем кислотно-основного взаимодействия являются реакции кислот с индикаторами, приводящие к изменению окраски, что издавна используется для качественного обнаружения кислот в растворах. Так, лакмус изменяет цвет в кислой среде на красный.

5. При нагревании кислородсодержащие кислоты разлагаются на оксид и воду (лучше в присутствии водоотнимающего P 2 O 5 ):

H 2 SO 4 = H 2 O + SO 3 ,

H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2 .

М.В. Андрюxoва, Л.Н. Бopoдина

Окончание прил.

Приставки, наиболее часто употребляемые в названиях

Интерполяция справочных величин

Иногда необходимо узнать величину плотности или концентрации, не указанную в справочных таблицах. Искомый параметр можно найти методом интерполяции.

Пример

Для приготовления раствора HCl была взята имеющаяся в лаборатории кислота, плотность которой была определена ареометром. Она оказалась равной 1,082 г/см 3 .

По таблице справочника находим, что кислота плотностью 1,080 имеет массовую долю 16,74 %, а с 1,085 - 17,45 %. Чтобы найти массовую долю кислоты в имеющемся растворе, воспользуемся формулой для интерполяции:

где индекс 1 относится к более разбавленному раствору, а 2 - к более концентрированному.

Предисловие……………………………..………….……….…......3

1. Основные понятия титриметрических методов анализа……...7

2. Методы и способы титрования……………………….....……...9

3. Вычисление молярной массы эквивалентов.…………………16

4. Способы выражения количественного состава растворов

в титриметрии……………………………………………………..21

4.1. Решение типовых задач на способы выражения

количественного состава растворов……………….……25

4.1.1. Расчет концентрации раствора по известным массе и объему раствора………………………………………..26

4.1.1.1. Задачи для самостоятельного решения...29

4.1.2. Пересчет одной концентрации в другую………...30

4.1.2.1. Задачи для самостоятельного решения...34

5. Способы приготовления растворов…………………………...36

5.1. Решение типовых задач на приготовление растворов

различными способами…………………………………..39

5.2. Задачи для самостоятельного решения………………….48

6. Расчет результатов титриметрического анализа………..........51

6.1. Расчет результатов прямого и заместительного

титрования………………………………………………...51

6.2. Расчет результатов обратного титрования……………...56

7. Метод нейтрализации (кислотно-основное титрование)……59

7.1. Примеры решения типовых задач…...…………………..68

7.1.1. Прямое и заместительное титрование……………68

7.1.1.1. Задачи для самостоятельного решения…73

7.1.2. Обратное титрование……………………………..76

7.1.2.1. Задачи для самостоятельного решения…77

8. Метод окисления-восстановления (редоксиметрия)………...80

8.1. Задачи для самостоятельного решения………………….89

8.1.1. Окислительно-восстановительные реакции……..89

8.1.2. Расчет результатов титрования…………………...90

8.1.2.1. Заместительное титрование……………...90

8.1.2.2. Прямое и обратное титрование…………..92

9. Метод комплексообразования; комплексонометрия…...........94

9.1. Примеры решения типовых задач……………………...102

9.2. Задачи для самостоятельного решения………………...104

10. Метод осаждения………………………………………........106

10.1. Примеры решения типовых задач…………………….110

10.2. Задачи для самостоятельного решения……………….114

11. Индивидуальные задания по титриметрическим

методам анализа…………………………………………………117

11.1. План выполнения индивидуального задания………...117

11.2. Варианты индивидуальных заданий………………….123

Ответы к задачам ………..………………………………………124

Условные обозначения……………………………………….…127

Приложение……………………………………………………...128

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Названия некоторых неорганических кислот и солей

Напомню кратко на конкретных примерах, как следует правильно называть соли.

Пример 1 . Соль K 2 SO 4 образована остатком серной кислоты (SO 4) и металлом К. Соли серной кислоты называются сульфатами. K 2 SO 4 - сульфат калия.

Пример 2 . FeCl 3 - в состав соли входит железо и остаток соляной кислоты (Cl). Название соли: хлорид железа (III). Обратите внимание: в данном случае мы не только должны назвать металл, но и указать его валентность (III). В прошлом примере в этом не было необходимости, т. к. валентность натрия постоянна.

Важно: в названии соли следует указывать валентность металла только в том случае, если данный металл имеет переменную валентность!

Пример 3 . Ba(ClO) 2 - в состав соли входит барий и остаток хлорноватистой кислоты (ClO). Название соли: гипохлорит бария. Валентность металла Ва во всех его соединениях равна двум, указывать ее не нужно.

Пример 4 . (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Группа NH 4 называется аммоний, валентность этой группы постоянна. Название соли: дихромат (бихромат) аммония.

В приведенных выше примерах нам встретились только т. н. средние или нормальные соли. Кислые, основные, двойные и комплексные соли, соли органических кислот здесь обсуждаться не будут.

Кислоты в лаборатории можно получить:

1) при растворении кислотных оксидов в воде:

N 2 O 5 + H 2 O → 2HNO 3 ;

CrO 3 + H 2 O → H 2 CrO 4 ;

2) при взаимодействии солей с сильными кислотами:

Na 2 SiO 3 + 2HCl → H 2 SiO 3 ¯ + 2NaCl;

Pb(NO 3) 2 + 2HCl → PbCl 2 ¯ + 2HNO 3 .

Кислоты взаимодействуют с металлами, основаниями, основными и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и солями:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ­;

Cu + 4HNO 3 (концентр.) → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;

H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 ¯ + 2H 2 O;

2HBr + MgO → MgBr 2 + H 2 O;

6HI + Al 2 O 3 → 2AlBr 3 + 3H 2 O;

H 2 SO 4 + Zn(OH) 2 → ZnSO 4 + 2H 2 O;

AgNO 3 + HCl → AgCl¯ + HNO 3 .

Обычно кислоты взаимодействуют только с теми металлами, которые в электрохимическом ряду напряжения стоят до водорода, при этом выделяется свободный водород. С малоактивными металлами (в электрохимическом ряду напряжения стоят после водорода) такие кислоты не взаимодействуют. Кислоты, являющиеся сильными окислителями (азотная, концентрированная серная), реагируют со всеми металлами, за исключением благородных (золото, платина), но при этом выделяется не водород, а вода и оксид, например, SO 2 или NO 2 .

Солью называют продукт замещения водорода в кислоте на металл.

Все соли делятся на:

средние – NaCl, K 2 CO 3 , KMnO 4 , Ca 3 (PO 4) 2 и др.;

кислые – NaHCO 3 , KH 2 PO 4 ;

основные – CuOHCl, Fe(OH) 2 NO 3 .

Средней солью называется продукт полного замещения ионов водорода в молекуле кислоты атомами металла.

Кислые соли содержат атомы водорода, способные участвовать в химических обменных реакциях. В кислых солях произошло неполное замещение атомов водорода атомами металла.

Основные соли – это продукт неполного замещения гидроксо-групп оснований многовалентных металлов кислотными остатками. Основные соли всегда содержат гидроксогруппу.

Средние соли получают взаимодействием:

1) кислоты и основания:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O;

2) кислоты и основного оксида:

H 2 SO 4 + CaO → CaSO 4 ¯ + H 2 O;

3) кислотного оксида и основания:

SO 2 + 2KOH → K 2 SO 3 + H 2 O;

4) кислотного и основного оксидов:

MgO + CO 2 → MgCO 3 ;

5) металла с кислотой:

Fe + 6HNO 3 (концентр.) → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O;

6) двух солей:

AgNO 3 + KCl → AgCl¯ + KNO 3 ;

7) соли и кислоты:

Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ¯;

8) соли и щелочи:

CuSO 4 + 2CsOH → Cu(OH) 2 ¯ + Cs 2 SO 4 .

Кислые соли получают:

1) при нейтрализации многоосновных кислот щелочью в избытке кислоты:

H 3 PO 4 + NaOH → NaH 2 PO 4 + H 2 O;

2) при взаимодействии средних солей с кислотами:

СaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca(HCO 3) 2 ;

3) при гидролизе солей, образованных слабой кислотой:

Na 2 S + H 2 O → NaHS + NaOH.

Основные соли получают:

1) при реакции между основанием многовалентного металла и кислотой в избытке основания:

Cu(OH) 2 + HCl → CuOHCl + H 2 O;

2) при взаимодействии средних солей со щелочами:

СuCl 2 + KOH → CuOHCl + KCl;

3) при гидролизе средних солей, образованных слабыми основаниями:

AlCl 3 +H 2 O → AlOHCl 2 + HCl.

Соли могут взаимодействовать с кислотами, щелочами, другими солями, с водой (реакция гидролиза):

2H 3 PO 4 + 3Ca(NO 3) 2 → Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 6HNO 3 ;

FeCl 3 + 3NaOH → Fe(OH) 3 ¯ + 3NaCl;

Na 2 S + NiCl 2 → NiS¯ + 2NaCl.

В любом случае реакция ионного обмена идет до конца только тогда, когда образуется малорастворимое, газообразное или слабо диссоциирующее соединение.

Кроме того, соли могут взаимодействовать с металлами при условии, что металл более активный (имеет более отрицательный электродный потенциал), чем металл, входящий в состав соли:

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu.

Для солей также характерны реакции разложения:

BaCO 3 → BaO + CO 2 ­;

2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 ­.

Лабораторная работа №1

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА

ОСНОВАНИЙ, КИСЛОТ И СОЛЕЙ

Опыт 1. Получение щелочей.

1.1. Взаимодействие металла с водой.

В кристаллизатор или фарфоровую чашечку налейте дистиллированной воды (примерно 1/2 сосуда). Получите у преподавателя кусочек металлического натрия, предварительно подсушенного фильтровальной бумагой. Бросьте кусочек натрия в кристаллизатор с водой. По окончании реакции добавьте несколько капель фенолфталеина. Отметьте наблюдаемые явления, составьте уравнение реакции. Назовите полученное соединение, запишите его структурную формулу.

1.2. Взаимодействие оксида металла с водой.

В пробирку налейте дистиллированной воды (1/3 пробирки) и поместите в нее комочек CaO, тщательно перемешайте, добавьте 1 – 2 капли фенолфталеина. Отметьте наблюдаемые явления, напишите уравнение реакции. Назовите полученное соединение, дайте его структурную формулу.