Химия - 8-9 класс

Вспомните, что энергия ионизации каждого последующего электрона больше энергии ионизации предыдущего электрона примерно в два раза. Так, для атома цинка молярные энергии ионизации первого и второго электронов равны соответственно 906 и 1730 кДж/моль. Почему же атом цинка, реагируя с кислотой, теряет сразу два своих электрона? Иными словами, почему при взаимодействии цинка с кислотой не образуются ионы Zn? Причина аналогична той, по которой такие ионы не получаются при образовании ионного кристалла, содержащего ионы цинка. При потере цинком двух своих валентных электронов резко уменьшается радиус образующегося иона. Это (и увеличение заряда) приводит к тому, что энергия гидратации двухзарядного иона цинка существенно превышает энергию гидратации однозарядного иона, и выигрыш в энергии компенсирует затраты на ионизацию второго электрона.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ (РЯД АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ).

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 MgSO_4p; в) Pb и Al(NO₃)_3p; г) H₂ и FeCl_2p; д) CaCO₃ и NaCl_p; е) Fe(OH)₃ и Rb₂SO_4p?

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.