Совет 1: Как определить силу кислоты

Какая из кислот сильнее? Ответы на этот вопрос не так уж прост, как кажется на первый взгляд. Смотря по каким признакам и в какой среде определять силу кислоты. Не стоит также путать окислительные и кислотные свойства кислоты – иногда они могут не совсем совпадать. Например, смесь соляной и азотной кислоты – «царская водка» - один из самых сильных окислителей. Но соляная и азотная кислоты не самые сильные.
Вам понадобится
  • - справочные химические таблицы.
Инструкция
1
С точки зрения теории электролитической диссоциации кислота - это соединение, которое при диссоциации в воде распадается на положительный ион водорода и отрицательно заряженное основание. Из определения вытекает, что степень диссоциации определяет силу кислоты.
2
Степень диссоциации зависит от концентрации и задается уравнением: a = Cдис/Собщ, %; где Сдис – молярная концентрация продиссоциировавших молекул, Собщ – общая молярная концентрация вещества, взятого для приготовления раствора. Сильные кислоты диссоциируют практически полностью, кислоты средней силы – от 3 до 30%, слабые – менее 3 %. Как видно из уравнения, чем больше концентрация вещества в растворе, тем меньше величина а. Зная степень диссоциации вы можете судить о силе кислоты.
3
Силу кислоты также характеризует константа диссоциации или константа кислотности. Она задается выражением: К = [A+]*[B-]/[AB] = const, где [A+], [B-] – равновесные концентрации продиссоциировавших ионов, [AB] – равновесная концентрация непродиссоциировавших молекул. От общей молярной концентрации вещества константа диссоциации не зависит. С повышением температуры степень и константа диссоциации увеличиваются.
4
Чтобы определить силу кислоты, найдите ее константу диссоциации в справочных таблицах. Чем она больше, тем сильнее кислота. Сильные кислоты имеют константу от 43,6 (HNO3) и выше. К сильным кислотам относится часть минеральных кислот: хлорная, соляная, серная и другие. К слабым кислотам относятся органические кислоты (уксусная, яблочная и др.) и некоторые из минеральных (угольная, цианистая).
5
Наряду с константой используется показатель кислотности pK, который равный отрицательному десятичному логарифму от константы: pK = - lgK. У сильных кислот он отрицательный.
6
Но как определить какая из сильных кислот сильнее, если степени их диссоциации в воде стремятся к бесконечности? Такие кислоты называются суперкислотами. Чтобы сравнить между собой, их рассматривают по теории Льюиса как акцепторы электронов. Силу суперкислот измеряют в других средах, имеющих при взаимодействии с ними свойства слабого основания. Эти среды связывают протоны водорода кислоты.

Совет 2: Как определить сильное основание

Сильное основание - неорганическое химическое соединение, образованное гидроксильной группой -ОН и щелочным (элементы I группы периодической системы: Li, K, Na, RB, Cs) или щелочноземельным металлом (элементы II группы Ba, Ca). Записываются в виде формул LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Са(ОН) ₂, Ва(ОН) ₂.
Вам понадобится
  • выпарительная чашка
  • горелка
  • индикаторы
  • металлический стержень
  • Н₃РО₄
Инструкция
1
Сильные основания проявляют химические свойства, характерные для всех гидроксидов. Наличие щелочей в растворе определяется по изменению окраски индикатора. К пробе с исследуемым раствором добавьте метилоранж, фенолфталеин или опустите лакмусовую бумажку. Метилоранж дает желтую окраску, фенолфталеин – пурпурную, а лакмусовая бумага окрашивается в синий цвет. Чем сильнее основание, тем интенсивнее окрашивается индикатор.
2
Если необходимо узнать какие именно щелочи вам представлены, то проведите качественный анализ растворов. Наиболее распространенные сильные основания – гидроксиды лития, калия, натрия, бария и кальция. Основания вступают в реакцию с кислотами (реакции нейтрализации) с образованием соли и воды. При этом можно выделить Са(ОН) ₂, Ва(ОН) ₂ и LiOH. При взаимодействии с ортофосфорной кислотой образуются нерастворимые осадки. Остальные гидроксиды осадков не дадут, т.к. все соли К и Na растворимы.
3 Са(ОН) ₂ + 2 Н₃РО₄ --→ Ca₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О

3 Ва(ОН) ₂ +2 Н₃РО₄ --→ Ва₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О

3 LiOH + Н₃РО₄ --→ Li₃РО₄↓ + 3 H₂О
Процедите их и высушите. Внесите высушенные осадки в пламя горелки. По изменению окраски пламени можно качественно определить ионы лития, кальция и бария. Соответственно вы определите где какой гидроксид. Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет. Соли бария – в зеленый, а соли кальция – в малиновый.
3
Оставшиеся щелочи образуют растворимые ортофосфаты.

3 NaOH + Н₃РО₄--→ Na₃РО₄ + 3 H₂О

3 KOH + Н₃РО₄--→ K₃РО₄ + 3 H₂О

Необходимо выпарить воду до сухого остатка. Выпаренные соли на металлическом стержне поочередно внесите в пламя горелки. Там, где находится соль натрия – пламя окрасится в ярко-желтый цвет, а ортофосфат калия – в розово-фиолетовый. Таким образом имея минимальный набор оборудования и реактивов вы определили все данные вам сильные основания.

Совет 3: Что такое серная кислота как окислитель

Серная кислота по физическим свойствам – тяжелая маслянистая жидкость. Она не имеет запаха и цвета, гигроскопична, хорошо растворяется в воде. Раствор с содержанием H2SO4 менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, более 70% – концентрированной.

Кислотно-основные свойства серной кислоты



Для разбавленной серной кислоты характерны все свойства сильных кислот. Она диссоциирует в растворе по уравнению: H2SO4↔2H(+)+SO4(2-), взаимодействует с основными оксидами, основаниями и солями: MgO+H2SO4=MgSO4+H2O, H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O, H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl. Реакция с ионами бария Ba(2+) – качественная реакция на сульфат-ион, при которой выпадает нерастворимый белый осадок BaSO4.

Окислительно-восстановительные свойства серной кислоты



Серная кислота проявляет свойства окислителя: разбавленная – за счет ионов водорода H(+), концентрированная – за счет сульфат-ионов SO4(2-). Сульфат-ионы являются более сильными окислителями, чем ионы водорода.

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, растворяются в разбавленной серной кислоте. В ходе таких реакций выделяется водород и образуются сульфаты металлов: Zn+H2SO4(разб.)=ZnSO4+H2↑. Металлы, которые стоят в электрохимическом ряду напряжений после водорода, с разбавленной серной кислотой не реагируют.

Концентрированная серная кислота – сильный окислитель, особенно при нагревании. В ней окисляются многие металлы, неметаллы и ряд органических веществ.

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода (медь, серебро, ртуть), окисляются до сульфатов. Продуктом восстановления серной кислоты является сернистый газ SO2.

Более активные металлы, такие как цинк, алюминий и магний, в реакции с концентрированной H2SO4 также дают сульфаты, но кислота может восстанавливаться не только до сернистого газа, но и до сероводорода или свободной серы (в зависимости от концентрации): Zn+2H2SO4(конц.)=ZnSO4+SO2↑+2H2O, 3Zn+4H2SO4(конц.)=3ZnSO4+S↓+4H2O, 4Zn+5H2SO4(конц.)=4ZnSO4+H2S↑+4H2O.

Некоторые металлы, такие как железо и алюминий, на холоду пассивируются концентрированной серной кислотой. По этой причине ее часто перевозят в железных цистернах: Fe+H2SO4(конц.)≠(на холоду).

При окислении неметаллов, например, серы и углерода, концентрированная серная кислота восстанавливается до SO2: S+2H2SO4(конц.)=3SO2↑+2H2O, C+2H2SO4=2SO2↑+CO2↑+2H2O.

Как получают серную кислоту



В промышленности серную кислоту получают в несколько стадий. Сначала обжигом пирита FeS2 получают SO2, затем в присутствии катализатора V2O5 он окисляется в оксид SO3, и уже после SO3 растворяют в серной кислоте. Так образуется олеум. Чтобы получить кислоту требуемой концентрации, полученный олеум осторожно приливают в воду (не наоборот!).
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500