Кислоты и соли
Как по формуле кислоты определить её соль и наоборот.
5. Кислоты HxA
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка.
Номенклатура кислот
Названия кислот зависят от наличия кислорода и степени окисления кислотообразующего элемента.
1. Бескислородные кислоты
Название: [Элемент] + оводородная.
- HCl — Хлороводородная (соляная)
- H₂S — Сероводородная
2. Кислородсодержащие кислоты
| Элемент | СО | Формула | Название | Суффикс |
|---|---|---|---|---|
| Галогены (Cl) | +1 | HClO | Хлорноватистая | -оват + -истая |
| +3 | HClO₂ | Хлористая | -истая | |
| +5 | HClO₃ | Хлорноватая | -новатая | |
| +7 | HClO₄ | Хлорная | -ная | |
| Сера (S) | +4 | H₂SO₃ | Сернистая | -истая |
| +6 | H₂SO₄ | Серная | -ная | |
| Фосфор (P) | +1 | H₃PO₂ | Фосфорноватистая | -оват + -истая |
| +3 | H₃PO₃ | Фосфористая | -истая | |
| +5 | H₃PO₄ | Фосфорная | -ная |
Классификация по основности
| Одноосновные | Двухосновные / Трёхосновные | |
|---|---|---|
| HNO₃, HF, HCl, HBr, HI, H₃PO₂ | Двухосновные: H₂SO₄, H₂SO₃, H₂S, H₂CO₃, H₂SiO₃, H₃PO₃ | Трёхосновные: H₃PO₄ |
H₃PO₂ (фосфорноватистая) — одноосновная, H₃PO₃ (фосфористая) — двухосновная, H₃PO₄ (ортофосфорная) — трёхосновная.
Классификация по наличию кислорода
| Кислородсодержащие (кислотные гидроксиды) | Бескислородные |
|---|---|
| HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄, HNO₂, H₂SiO₃, HClO₄ и т.д. | HF, HCl, HBr, HI, H₂S, HCN |
Сильные и слабые кислоты
| Слабые | Сильные |
|---|---|
| HF, H₃PO₄, HNO₂, H₂SO₃, H₂CO₃, H₂S, CH₃COOH, HClO, HClO₂, HCN, H₂SiO₃, HCOOH, HBrO, HIO | HClO₄, H₂SO₄, HClO₃, HCl, HBr, HI, HNO₃ (и другие) |
Полная таблица кислот и кислотных остатков
| Формула | Название кислоты | Формула кислотного остатка | Название кислотного остатка |
|---|---|---|---|
| HF | Фтороводородная, плавиковая | F⁻ | Фторид |
| HCl | Хлороводородная, соляная | Cl⁻ | Хлорид |
| HBr | Бромоводородная | Br⁻ | Бромид |
| HI | Йодоводородная | I⁻ | Иодид |
| H₂S | Сероводородная | S²⁻ | Сульфид |
| HCN | Цианистоводородная, синильная | CN⁻ | Цианид |
| HNO₂ | Азотистая | NO₂⁻ | Нитрит |
| HNO₃ | Азотная | NO₃⁻ | Нитрат |
| H₃PO₄ | Ортофосфорная | PO₄³⁻ | Фосфат |
| HPO₃ | Метафосфорная | PO₃⁻ | Метафосфат |
| H₃PO₃ | Фосфористая | HPO₃²⁻ | Фосфит |
| H₃PO₂ | Фосфорноватистая | H₂PO₂⁻ | Гипофосфит |
| H₃AsO₄ | Мышьяковая | AsO₄³⁻ | Арсенат |
| H₂SO₃ | Сернистая | SO₃²⁻ | Сульфит |
| H₂SO₄ | Серная | SO₄²⁻ | Сульфат |
| H₂CO₃ | Угольная | CO₃²⁻ | Карбонат |
| H₂SiO₃ | Кремниевая | SiO₃²⁻ | Силикат |
| H₂CrO₄ | Хромовая | CrO₄²⁻ | Хромат |
| H₂Cr₂O₇ | Дихромовая | Cr₂O₇²⁻ | Дихромат |
| HMnO₄ | Марганцовая | MnO₄⁻ | Перманганат |
| HClO | Хлорноватистая | ClO⁻ | Гипохлорит |
| HClO₂ | Хлористая | ClO₂⁻ | Хлорит |
| HClO₃ | Хлорноватая | ClO₃⁻ | Хлорат |
| HClO₄ | Хлорная | ClO₄⁻ | Перхлорат |
| HCOOH | Метановая, муравьиная | HCOO⁻ | Формиат |
| CH₃COOH | Этановая, уксусная | CH₃COO⁻ | Ацетат |
| H₂C₂O₄ | Этандиовая, щавелевая | C₂O₄²⁻ | Оксалат |
Неустойчивые кислоты
H₂CO₃ ⇄ H₂O + CO₂↑
H₂SO₃ ⇄ H₂O + SO₂↑
Кислоты и кислотные остатки хлора
| Кислота | Название | СО Cl | Остаток | Название остатка |
|---|---|---|---|---|
| HClO | Хлорноватистая | Cl+1 | ClO⁻ | Гипохлорит |
| HClO₂ | Хлористая | Cl+3 | ClO₂⁻ | Хлорит |
| HClO₃ | Хлорноватая | Cl+5 | ClO₃⁻ | Хлорат |
| HClO₄ | Хлорная | Cl+7 | ClO₄⁻ | Перхлорат |
Ангидриды кислот
| Ангидрид | → | Кислота |
|---|---|---|
| SO₃ (серный ангидрид) | → | H₂SO₄ (серная кислота) |
| SO₂ (сернистый ангидрид) | → | H₂SO₃ (сернистая кислота) |
| Cl₂O₇ (хлорный ангидрид) | → | HClO₄ (хлорная кислота) |
| N₂O₅ (азотный ангидрид) | → | HNO₃ (азотная кислота) |
| P₂O₅ (фосфорный ангидрид) | → | H₃PO₄ (фосфорная кислота) |
Вопрос 1: Сила кислот
ПроверкаЯвляется ли плавиковая кислота ($HF$) сильной?
Ответ: Нет, это слабая кислота.
Пояснение: Несмотря на то, что фтор — самый электроотрицательный элемент, связь H-F очень прочная, и в воде кислота диссоциирует слабо. А вот $HCl, HBr, HI$ — сильные кислоты.
Вопрос 2: Ангидриды
ПроверкаКакой кислотный оксид (ангидрид) соответствует серной кислоте ($H_2SO_4$)?
Ответ: Оксид серы(VI) — $SO_3$.
Пояснение: Степень окисления центрального элемента в кислоте и в ее ангидриде должна совпадать. В серной кислоте сера +6, следовательно, ей соответствует оксид $SO_3$.
Вопрос 3: Тривиальные названия кислот
ПроверкаКак в промышленности и в лаборатории называют кислоты $HF$ и $HCN$?
Ответ: $HF$ — плавиковая кислота, $HCN$ — синильная кислота.
Пояснение: Обе кислоты являются слабыми. Плавиковая кислота ($HF$) получила название из-за способности «плавить» (растворять) стекло. Синильная кислота ($HCN$) — крайне ядовитое вещество, пахнущее горьким миндалем.
Вопрос 4: Составление названий
ПроверкаКак правильно называются кислородсодержащие кислоты хлора: $HClO$, $HClO_2$, $HClO_3$, $HClO_4$?
Ответ: Хлорноватистая, хлористая, хлорноватая, хлорная.
Пояснение: Названия меняются в зависимости от степени окисления хлора (от +1 до +7). Соответствующие им анионы: гипохлорит, хлорит, хлорат, перхлорат.
Вопрос 5: Классификация по основности
ПроверкаКакие из перечисленных кислот являются двухосновными: $H_3PO_4$, $H_2S$, $HNO_3$, $CH_3COOH$?
Ответ: Только $H_2S$.
Пояснение: Основность кислоты определяется числом атомов водорода, способных замещаться на металл. В $H_2S$ их два. Азотная ($HNO_3$) и уксусная ($CH_3COOH$) — одноосновные, фосфорная ($H_3PO_4$) — трехосновная.
6. Соли MxAy
Соли — сложные вещества, состоящие из катионов металла (или NH₄⁺) и анионов кислотного остатка.
Средние (нормальные) соли
- — продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла (Na₂SO₄).
- Кислые соли — продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл (NaHSO₄).
- Основные соли — продукты неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток ((CuOH)₂CO₃).
- Двойные соли — содержат два различных катиона и один анион (KAl(SO₄)₂).
- Смешанные соли — содержат один катион и два различных аниона (Ca(OCl)Cl).
- Комплексные соли — содержат сложные комплексные ионы, состоящие из центрального атома и лигандов (K₄[Fe(CN)₆]).
| Классификация солей | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Средние | Кислые | Основные | Двойные | Смешанные | Комплексные |
|
Катион + Анион KNO₃ FeSO₄ NaCl | С атомами H Na₂HPO₄ Ca(HCO₃)₂ NaHSO₄ | С OH-группой (CuOH)₂CO₃ (ZnOH)Cl (AlOH)SO₄ | Два разных Ме KAl(SO₄)₂ NaFe(SO₄)₂ NaKCO₃ | Два разных аниона Ca(OCl)Cl BaClF Ca(NO₃)Cl | Сложный ион [ ] Na₂[Zn(OH)₄] [Cu(NH₃)₄]Cl₂ K₄[Fe(CN)₆] |
Не все бинарные соединения металлов с неметаллами являются солями: Na₃P, Al₄C₃, Mg₃B₂ — это не соли!
Кристаллогидраты
Кристаллогидраты — соли, содержащие молекулы воды в кристаллической решётке.
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| Na₂CO₃ · 10H₂O | кристаллическая сода |
| CaSO₄ · 2H₂O | гипс |
| CuSO₄ · 5H₂O | медный купорос |
| Na₂SO₄ · 10H₂O | глауберова соль |
| FeSO₄ · 7H₂O | железный купорос |
| Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O | двойной суперфосфат |
кристаллогидраты
CuSO₄·5H₂O (синий) → CuSO₄ (белый) + 5H₂O (t°).
Названия приставок (число молекул воды):
1 — моно-, 2 — ди-, 3 — три-, 4 — тетра-, 5 — пента-, 6 — гекса-, 7 — гепта-, 8 — окта-, 9 — нона-, 10 — дека-
Тривиальные названия солей
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| NaCl | поваренная соль |
| K₂CO₃ | поташ |
| Na₂CO₃ | кальцинированная сода |
| NaHCO₃ | пищевая (питьевая) сода |
| NH₄NO₃ | аммиачная селитра |
| KNO₃ | калиевая (индийская) селитра |
| Ca(NO₃)₂ | норвежская селитра |
| NaNO₃ | натриевая (чилийская) селитра |
| NH₄Cl | нашатырь |
| AgNO₃ | ляпис |
| KClO₃ | бертолетова соль |
| FeCl₃ | хлорное железо |
| FeCl₂ | хлористое железо |
| FeS₂ | пирит, железный колчедан |
| CaCO₃ | мел, мрамор, известняк |
| (CuOH)₂CO₃ | малахит |
| Na₃[AlF₆] | криолит |
| Ca(OCl)Cl | хлорная известь |
| Ca₃(PO₄)₂ | фосфорит, апатит |
Вопрос 1: Типы солей
ПроверкаК какому типу солей относится обычная пищевая сода ($NaHCO_3$)?
Ответ: К кислым солям.
Пояснение: Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в многоосновной кислоте на атомы металла. Наличие атома водорода в составе аниона ($HCO_3^-$) указывает на кислую соль.
Вопрос 2: Кристаллогидраты
ПроверкаЧто означает формула медного купороса $CuSO_4 \cdot 5H_2O$?
Ответ: Это кристаллогидрат: на одну молекулу сульфата меди(II) в кристалле приходится 5 молекул воды.
Пояснение: Вода встраивается в кристаллическую решетку соли при кристаллизации. При нагревании медного купороса кристаллизационная вода испаряется, и синие кристаллы превращаются в белый порошок.
Вопрос 3: Тривиальные названия солей
ПроверкаУстановите соответствие между тривиальными названиями и формулами солей: марганцовка, бертолетова соль, ляпис, нашатырь.
Ответ: Марганцовка — $KMnO_4$, бертолетова соль — $KClO_3$, ляпис — $AgNO_3$, нашатырь — $NH_4Cl$.
Пояснение: Эти соли часто встречаются в заданиях ЕГЭ. Обратите внимание, что нашатырь ($NH_4Cl$) — это твердая соль, а нашатырный спирт — это водный раствор аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$).
Вопрос 4: Составление названий
ПроверкаНазовите соли фосфорной кислоты: $Na_3PO_4$, $Na_2HPO_4$ и $NaH_2PO_4$.
Ответ: Фосфат натрия (средняя соль), гидрофосфат натрия и дигидрофосфат натрия (кислые соли).
Пояснение: Приставка «гидро-» означает один атом водорода в кислотном остатке, а «дигидро-» — два атома. Заряды анионов соответственно равны -3, -2 и -1.
Вопрос 5: Двойные и смешанные соли
ПроверкаВ чем заключается принципиальное отличие двойных солей от смешанных?
Ответ: Двойные соли содержат два разных катиона, а смешанные — два разных аниона.
Пояснение: Пример двойной соли: $KAl(SO_4)_2$ (содержит катионы калия и алюминия). Пример смешанной соли: хлорная известь $CaOCl_2$ или $Ca(OCl)Cl$ (содержит хлорид-анион $Cl^-$ и гипохлорит-анион $ClO^-$).