Quando si interagisce acido cloridrico e diluito solforico con i metalli, l'agente ossidante è lo ione idrogeno H. Pertanto, interagiscono con i metalli nella serie di tensioni fino all'idrogeno. In questo caso si forma sale e si libera idrogeno:

I metalli di valenza variabile, che mostrano uno stato di ossidazione variabile, vengono ossidati dagli acidi cloridrico e solforico diluito, di regola, per abbassare gli stati di ossidazione, ad esempio:

Il piombo praticamente non interagisce con gli acidi cloridrico e solforico diluito, poiché sulla sua superficie si forma un denso film insolubile di cloruro o solfato di piombo (II).

A acido solforico concentrato L'agente ossidante sono gli ioni sulfago, in cui lo zolfo è nello stato di ossidazione +6. Ossidazione del metallo acido solforico si riduce a idrogeno solforato, zolfo e ossido di zolfo (IV).

Quando l'acido solforico concentrato interagisce con i metalli attivi, si formano sale, acqua e principalmente acido solfidrico:

I metalli a bassa attività riducono l'acido solforico concentrato principalmente in Hb, ad esempio:

e metalli di media attività - principalmente a zolfo:

I metalli di valenza variabile di H2C^ concentrato sono ossidati, di regola, al massimo grado di ossidazione, ad esempio:

I metalli nobili non reagiscono in nessun caso con l'acido solforico concentrato. Alcuni metalli (A1, Fe, Cr, N1, TC V, ecc.) non interagiscono con l'acido solforico concentrato in condizioni normali (passiva), ma interagiscono quando riscaldati.

grande valore pratico ha la passivazione del ferro: l'acido solforico concentrato può essere conservato in contenitori di normale acciaio non legato.

Il piombo con acido solforico concentrato interagisce con la formazione di un sale acido solubile (idrosale), ossido di zolfo (IV) e acqua:

A l'acido nitrico, indipendentemente dalla sua concentrazione, l'agente ossidante sono gli ioni nitrato NO, contenenti azoto nello stato di ossidazione +5. Pertanto, l'idrogeno non viene rilasciato dall'acido nitrico. L'acido nitrico ossida tutti i metalli (nobili) tranne i più inattivi. In questo caso si formano prodotti di riduzione di sale, acqua e azoto (+5): 1CHN 4 MO3, N 2, N20, N0, HN0 2, N0 2. L'ammoniaca libera non viene rilasciata, poiché interagisce con l'acido nitrico, formando nitrato di ammonio:

Quando i metalli interagiscono con acido nitrico concentrato(30-60% HNO3) il prodotto di riduzione di HNO3 è prevalentemente ossido nitrico (IV), indipendentemente dalla natura del metallo, ad esempio:

I metalli di valenza variabile, quando interagiscono con l'acido nitrico concentrato, vengono ossidati al massimo grado di ossidazione. In questo caso, quei metalli che vengono ossidati a uno stato di ossidazione di +4 e oltre formano acidi o ossidi. Per esempio:

Alluminio, cromo, ferro, nichel, cobalto, titanio e alcuni altri metalli vengono passivati ​​in acido nitrico concentrato. Dopo il trattamento con acido nitrico, questi metalli non interagiscono con altri acidi.

Quando i metalli interagiscono con diluire l'acido nitrico il prodotto della sua riduzione dipende dalle proprietà riducenti del metallo: più il metallo è attivo, più si riduce L'acido nitrico.

I metalli attivi riducono al massimo l'acido nitrico diluito, ad es. si formano sale, acqua e NH 4 NOz, ad esempio:

Quando interagiscono con l'acido nitrico diluito, i metalli di media attività formano sale, acqua e azoto o N2O, ad esempio:

Quando l'acido nitrico diluito interagisce con metalli a bassa attività, si formano sale, acqua e ossido nitrico (II), ad esempio:

Ma le equazioni di reazione in questi esempi sono condizionali, poiché in realtà si ottiene una miscela di composti azotati, e maggiore è l'attività del metallo e minore è la concentrazione di acido, minore è il grado di ossidazione dell'azoto nel prodotto, che si forma più di altri.

Vodka realeè una miscela di acido nitrico e cloridrico concentrato. Viene utilizzato per ossidare e sciogliere oro, platino e altri metalli preziosi. L'acido cloridrico in acqua regia viene speso per la formazione di un composto complesso del metallo ossidato. Le equazioni per le reazioni dell'oro e del platino con l'acqua regia sono scritte come segue:

In qualche aiuti per l'insegnamento c'è un'altra spiegazione per l'interazione dei metalli nobili con l'acqua regia. Si ritiene che in questa miscela tra HNO3 e HC1 avvenga una reazione catalizzata da metalli nobili, in cui l'acido nitrico ossida l'acido cloridrico secondo l'equazione:

Il cloruro di nitrosile NOCI è fragile e si decompone secondo l'equazione:

L'agente ossidante del metallo è cloro atomico (cioè molto attivo) al momento del rilascio. Pertanto, i prodotti dell'interazione dell'acqua regia con i metalli sono sale (cloruro), acqua e ossido nitrico (II):

e composti complessi si formano nelle reazioni successive come prodotti secondari:

acidi– composti che, combinati con l'acqua, formano solo come cationi ioni H + (o H 3 O +).

In base alla loro solubilità in acqua, gli acidi possono essere suddivisi in solubile e insolubile . Alcuni acidi si decompongono spontaneamente e praticamente non esistono in una soluzione acquosa. (instabile) . Puoi leggere di più sulla classificazione degli acidi.

Ottenere acidi

1. Interazione ossidi acidi con acqua. Allo stesso tempo, in condizioni normali, solo quegli ossidi che corrispondono acido solubile ossigenato.

ossido acido + acqua = acido

Per esempio , ossido di zolfo (VI). reagisce con l'acqua per formarsi acido solforico:

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

in cui ossido di silicio (IV). Insieme a acqua non reagisce:

SiO 2 + H 2 O ≠

2. Interazione non metalli con idrogeno. Quindi, ottengono solo anossico acidi.

Non metallo + idrogeno = acido privo di ossigeno

Per esempio, cloro reagisce con idrogeno:

H 2 0 + Cl 2 0 → 2 H + Cl-

3. Elettrolisi di soluzioni saline. Di norma, le soluzioni di sali formate dal residuo acido vengono sottoposte ad elettrolisi per ottenere acidi. acidi ossigenati. Questo problema è discusso in modo più dettagliato nell'articolo. .

Per esempio , elettrolisi della soluzione di solfato di rame (II):

2CuSO 4 + 2H 2 O → 2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2

4. Gli acidi sono formati dall'interazione altri acidi con sali. in cui un acido più forte soppianta uno più debole.

Per esempio: carbonato di calcio CaCO 3 (un sale insolubile dell'acido carbonico) può reagire con acido solforico più forte.

CaCO 3 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + 2 H 2 O + CO 2

5. Si possono ottenere acidi ossidazione ossidi, altri acidi e non metalli in soluzione acquosa con ossigeno o altri agenti ossidanti.

Per esempio, l'acido nitrico concentrato ossida il fosforo ad acido fosforico:

P + 5HNO 3 → H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

Proprietà chimiche acidi

1. A soluzione acquosa acidi dissociarsi in cationi idrogeno H+ e anioni di residui acidi. In questo caso, gli acidi forti si dissociano quasi completamente, mentre gli acidi deboli si dissociano parzialmente.

Per esempio, l'acido cloridrico si dissocia quasi completamente:

HCl → H + + Cl -

Per essere più precisi, l'acqua viene protolizzata e nella soluzione si formano ioni idronio:

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl -

Gli acidi polibasici si dissociano gradualmente.

Per esempio, l'acido solforoso si dissocia in due fasi:

H 2 SO 3 ↔ H + + HSO 3 -

HSO 3 – ↔ H + + SO 3 2–

2. gli acidi cambiano coloreindicatore.Una soluzione acquosa di macchie di acidi tornasole in rosso colore, arancia metilica in rosso colore. Fenolftaleina non cambia colore in presenza di acidi.

3. gli acidi reagiscono conbasi e ossidi basici .

DA basi insolubili e i rispettivi ossidi interagiscono solo gli acidi solubili.

base insolubile + acido solubile = sale + acqua

ossido basico + acido solubile = sale + acqua

Per esempio, l'idrossido di rame (II) interagisce con l'acido bromidrico solubile:

Cu(OH) 2 + 2HBr → CuBr 2 + 2H 2 O

In questo caso, l'idrossido di rame (II) non interagisce con l'acido silicico insolubile.

Cu(OH) 2 + H 2 SiO 3 ≠

DA basi forti(alcali) e il loro corrispondente ossidi reagire con qualsiasi acido.

Gli alcali interagiscono con qualsiasi acido, sia forte che debole. . In questo caso si formano sale e acqua. Queste reazioni sono chiamate reazioni di neutralizzazione. Possibilmente educazione sale acido, se l'acido è polibasico, ad un certo rapporto di reagenti, o in acido in eccesso. A alcali in eccesso sale e acqua media si formano:

alcali (eccesso) + acido \u003d sale medio + acqua

alcali + acido polibasico (eccesso) = sale acido + acqua

Per esempio, l'idrossido di sodio, quando interagisce con l'acido fosforico tribasico, può formare 3 tipi di sali: diidrofosfati, fosfati o idrofosfati.

In questo caso, i diidrofosfati si formano in eccesso di acido o in un rapporto molare (il rapporto tra le quantità di sostanze) dei reagenti 1:1.

NaOH + H 3 PO 4 → NaH 2 PO 4 + H 2 O

Con un rapporto molare della quantità di alcali e acido di 1: 2, si formano idrofosfati:

2NaOH + H 3 PO 4 → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O

In eccesso di alcali, o con un rapporto molare di alcali e acido di 3:1, si forma un fosfato di metallo alcalino.

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O

4. Gli acidi solubili reagiscono conossidi e idrossidi anfoteri.

Acido solubile + ossido anfotero = sale + acqua

Acido solubile + idrossido anfotero = sale + acqua

Per esempio , acido acetico interagisce con l'idrossido di alluminio:

3CH 3 COOH + Al(OH) 3 → (CH 3 COO) 3 Al + 3H 2 O

5. Alcuni acidi lo sonoagenti riducenti forti. Gli agenti riducenti sono acidi formati da non metalli in minima parte o stato di ossidazione intermedio, che possono aumentare il loro stato di ossidazione (idrogeno iodio HI, acido solforoso H 2 SO 3, ecc.).

Per esempio , L'idrogeno iodio può essere ossidato con cloruro di rame (II):

2HI - + 2Cu +2 Cl 2 → 2HCl + 2Cu + Cl + I 2 0

6. gli acidi interagiscono consali.

gli acidi reagiscono con sali solubili solo a condizione che presente nei prodotti di reazionegas, acqua, precipitato o altri elettroliti deboli . Queste reazioni procedono secondo il meccanismo scambio ionico.

Acido 1 + sale solubile 1 = sale 2 + acido 2 / ossido + acqua

Per esempio , l'acido cloridrico reagisce con il nitrato d'argento in soluzione:

Ag + NO 3 - + H + Cl - → Ag + Cl - ↓ + H + NO 3 -

Gli acidi reagiscono con sali insolubili. In questo gli acidi più forti spostano gli acidi più deboli dai sali .

Per esempio , carbonato di calcio (sale dell'acido carbonico), reagisce con l'acido cloridrico (più forte del carbonico):

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

5. gli acidi interagiscono consali acidi e basici.in cui gli acidi più forti sostituiscono quelli più deboli dai sali acidi. O sali acidi reagire con gli acidi per formare sali più acidi.

sale acido 1 + acido 1 = sale medio 2 + acido 2 / ossido + acqua

Per esempio , il bicarbonato di potassio reagisce con l'acido cloridrico per formare cloruro di potassio, diossido di carbonio e acqua:

KHCO 3 + HCl → KCl + CO 2 + H 2 O

Ancora esempio : potassio idrogeno fosfato reagisce con l'acido fosforico per formare potassio diidrogeno fosfato:

H 3 PO 4 + K 2 HPO 4 → 2KH 2 PO 4

Quando si interagisce sali di base con acidi si formano sali medi. Gli acidi più forti spostano anche quelli più deboli dai sali.

Per esempio , l'idrossicarbonato di rame (II) si dissolve in acido solforico:

2H 2 SO 4 + (CuOH) 2 CO 3 → 2CuSO 4 + 3H 2 O + CO 2

I sali basici possono interagire con i propri acidi. In questo caso, non si verifica lo spostamento dell'acido dal sale, ma si formano semplicemente più sali medi.

Per esempio , l'idrossicloruro di alluminio interagisce con l'acido cloridrico:

Al (OH) Cl 2 + HCl → AlCl 3 + H 2 O

6. gli acidi interagiscono conmetalli.

In questo caso avviene una reazione di ossidoriduzione. Tuttavia acidi minerali e acidi ossidanti interagire in modo diverso.

Per acidi minerali includono acido cloridrico HCl, acido solforico diluito H 2 SO 4 , acido fosforico H 3 PO 4 , acido fluoridrico HF, acido bromidrico HBr e acido idroiodico HI.

Questi acidi interagiscono solo con metalli situati nella serie di attività fino all'idrogeno:

Quando gli acidi minerali reagiscono con i metalli, si formano sale e idrogeno:

acido minerale + metallo \u003d sale + H 2

Per esempio , ferro da stiro interagisce con l'acido cloridrico per formare ferro (II) cloruro:

Fe + 2H + Cl → Fe +2 Cl 2 + H 2 0

Acido idrosolforico H 2 S, carbone H 2 CO 3, solforoso H 2 SO 3 e silicio H 2 SiO 3 con metalli non interagire.

Acidi ossidanti(acido nitrico HNO 3 di qualsiasi concentrazione e acido solforico concentrato H 2 SO 4 (conc)) quando interagiscono con i metalli non formano idrogeno, perché L'agente ossidante non è idrogeno, ma azoto o zolfo. I prodotti di riduzione degli acidi nitrico o solforico sono diversi. È meglio definirli secondo regole speciali. Queste regole sono discusse in dettaglio nell'articolo. Consiglio vivamente di impararli a memoria.

7. Alcuni acidi decomporsi quando riscaldato.

Gli acidi carbonico H 2 CO 3 , solforoso H 2 SO 3 e nitroso HNO 2 si decompongono spontaneamente, senza riscaldamento:

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 → H 2 O + SO 2

2HNO 2 → NO + H 2 O + NO 2

Il silicio H 2 SiO 3, gli acidi HI idroiodici si decompongono quando riscaldati:

H 2 SiO 3 → H 2 O + SiO 2

2HI → H2 + I2

L'acido nitrico HNO 3 si decompone se riscaldato o esposto alla luce:

4HNO 3 → O 2 + 2H 2 O + 4NO 2

Proprietà chimiche dell'idrogeno

In condizioni normali, l'idrogeno molecolare è relativamente inattivo, combinandosi direttamente solo con i non metalli più attivi (con il fluoro e alla luce anche con il cloro). Tuttavia, quando riscaldato, reagisce con molti elementi.

L'idrogeno reagisce con sostanze semplici e complesse:

- Interazione dell'idrogeno con i metalli porta alla formazione di sostanze complesse - idruri, nelle formule chimiche di cui l'atomo di metallo viene sempre prima:

Ad alta temperatura, l'idrogeno reagisce direttamente con alcuni metalli(alcalino, alcalino terroso e altri), formando sostanze cristalline bianche - idruri metallici (Li H, Na H, KH, CaH 2, ecc.):

H 2 + 2Li = 2LiH

Gli idruri metallici vengono facilmente decomposti dall'acqua con la formazione dei corrispondenti alcali e idrogeno:

Sa H 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

- Quando l'idrogeno interagisce con i non metalli si formano composti volatili di idrogeno. A formula chimica composto di idrogeno volatile, l'atomo di idrogeno può essere al primo o al secondo posto, a seconda della posizione nel PSCE (vedi la piastra nella diapositiva):

1). Con ossigeno L'idrogeno forma acqua:

Video "Combustione dell'idrogeno"

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q

A temperature ordinarie, la reazione procede estremamente lentamente, sopra i 550 ° C - con un'esplosione (viene chiamata una miscela di 2 volumi di H 2 e 1 volume di O 2 gas esplosivo) .

Video "Esplosione di gas esplosivo"

Video "Preparazione ed esplosione di una miscela esplosiva"

2). Con alogeni L'idrogeno forma alogenuri di idrogeno, ad esempio:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

L'idrogeno esplode con il fluoro (anche al buio ea -252°C), reagisce con cloro e bromo solo se illuminato o riscaldato e con iodio solo se riscaldato.

3). Con azoto L'idrogeno reagisce con la formazione di ammoniaca:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

solo su un catalizzatore ea temperature e pressioni elevate.

quattro). Quando riscaldato, l'idrogeno reagisce vigorosamente con zolfo:

H 2 + S \u003d H 2 S (solfuro di idrogeno),

molto più difficile con selenio e tellurio.

5). con carbonio puro L'idrogeno può reagire senza catalizzatore solo ad alte temperature:

2H 2 + C (amorfo) = CH 4 (metano)

- L'idrogeno entra in una reazione di sostituzione con ossidi metallici , mentre nei prodotti si forma acqua e il metallo si riduce. Idrogeno - mostra le proprietà di un agente riducente:

Si usa l'idrogeno per il recupero di molti metalli, poiché sottrae ossigeno ai loro ossidi:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O, ecc.

Applicazione dell'idrogeno

Video "Utilizzo dell'idrogeno"

Attualmente, l'idrogeno viene prodotto in grandi quantità. Una gran parte di essa viene utilizzata nella sintesi dell'ammoniaca, nell'idrogenazione dei grassi e nell'idrogenazione del carbone, oli e idrocarburi. Inoltre, l'idrogeno viene utilizzato per la sintesi di acido cloridrico, alcol metilico, acido cianidrico, nella saldatura e forgiatura dei metalli, nonché nella fabbricazione di lampade a incandescenza e pietre preziose. L'idrogeno è in vendita in bombole sotto pressione oltre 150 atm. Sono dipinti di verde scuro e sono forniti con una scritta rossa "Hydrogen".

L'idrogeno viene utilizzato per convertire i grassi liquidi in grassi solidi (idrogenazione), per produrre combustibili liquidi idrogenando carbone e olio combustibile. In metallurgia, l'idrogeno viene utilizzato come agente riducente di ossidi o cloruri per produrre metalli e non metalli (germanio, silicio, gallio, zirconio, afnio, molibdeno, tungsteno, ecc.).

L'applicazione pratica dell'idrogeno è varia: di solito è riempito di palloncini, nell'industria chimica serve come materia prima per la produzione di molti prodotti molto importanti (ammoniaca, ecc.), nell'industria alimentare - per la produzione di solidi grassi da oli vegetali, ecc. L'alta temperatura (fino a 2600 °C), ottenuta bruciando idrogeno in ossigeno, viene utilizzata per fondere metalli refrattari, quarzo, ecc. L'idrogeno liquido è uno dei combustibili per jet più efficienti. Il consumo mondiale annuo di idrogeno supera 1 milione di tonnellate.

SIMULATORI

n. 2. Idrogeno

COMPITI DI CONSOLIDAMENTO

Compito numero 1
Componi le equazioni per le reazioni dell'interazione dell'idrogeno con le seguenti sostanze: F 2 , Ca, Al 2 O 3 , ossido di mercurio (II), ossido di tungsteno (VI). Assegna un nome ai prodotti di reazione, indica i tipi di reazione.

Compito numero 2
Eseguire le trasformazioni secondo lo schema:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Compito numero 3.
Calcolare la massa d'acqua che si ottiene bruciando 8 g di idrogeno?