Народна Освіта » Хімія » § 28. Одержання й застосування кислот. Кислоти в природі

НАРОДНА ОСВІТА

§ 28. Одержання й застосування кислот. Кислоти в природі

— Під час згоряння фосфору в колбі утворюється густий білий дим. Якщо додати в колбу води та збовтати, дим зникне. Декілька крапель фіолетового лакмусу в отриманому розчині нададуть йому червоного кольору.

— Як ви вважаєте, які хімічні процеси тут описано? Чому рідина стала червоною?

ОДЕРЖАННЯ КИСЛОТ

 

Кислоти одержують для потреб промисловості у величезних обсягах. Це багатотон-нажні виробництва. Можна одержувати кислоти й у лабораторії, звичаіїно, у значно менших кількостях. Вихідні речовини для промислового U лабораторного одержання кислот зазвичай різні: у промисловості сировина має бути по можливості недорогою й легкодоступною, а в лабораторії можна застосовувати й більш дорогі реагенти, бо кількість одержуваних речовин незначна.

Сполуки НС1, HF, HBr, HI, H2S — гази. Власне кислоти одержують розчиненням цих газів у воді.

Одержують такі кислоти, в основному, двома способами:

 

Кислота в цій реакції має бути концентрованою, а сіль — сухою (не розчини!) для того, щоби гази, які утворюються, виділялися, а не розчинялися у воді. Інакше реакція не піде.

Сульфатним способом можна одержувати багато кислот. За цю властивість Д. І. Менделєєв назвав сульфатну кислоту «матір’ю всіх кислот».

Одержання оксигеновмісних розчинних кислот

Більшість оксигеновмісних кислот одержують взаємодією оксидів неметалів із водою:

Так одержують розчинні у воді кислоти. Ця реакція нам знайома з теми «Оксиди».

- ДІЗНАЙТЕСЯ БІЛЬШЕ

Оксиди, з яких можна внаслідок взаємодії з водою одержати кислоти, називають іще ангідридами, що означає «безводні». Наприклад, SO3 — сірчаний ангідрид, або ангідрид сульфатної кислоти. Ангідриди одержують зневоднюванням кислот:

 

Якщо кислоти не розчинні у воді, то їх можна одержати взаємодією відповідних розчинних солей із більш сильними кислотами, наприклад із сульфатною кислотою.

Так, щоб одержати нерозчинну силікатну кислоту H2SiO3, потрібно взяти її сіль Na2SiO3 і додати сильну кислоту. H2SiO3 при цьому випаде в осад:

Дослід

Na2SiO3— це основна складова частина канцелярсько го клею (не плутати з ПВА). Ця сіль добре розчиняється У воді.

Якщо до розчину Na2SiO3 долити трохи будь-якої кислоти, відразу випаде осад силікатної кислоти. Цей дослід можна зробити вдома, а як кислоту взяти столовий оцет.

Обидва способи використовують і в промисловості, і в лабораторії.

ДЕ Ж ЗАСТОСОВУЮТЬ КИСЛОТИ?

Мінеральні кислоти широко застосовують у метало- й деревообробці, текстильній, лакофарбовій, нафтогазовій та іншій галузях промисловості, а також у наукових дослідженнях.

Найбільше виробляють сульфатної, хлоридної, нітратної та фосфатної кислот. Сумарне річне виробництво у світі цих кислот становить сотні мільйонів тони.

Сульфатна кислота є найважливішим продуктом хімічної промисловості. За розмаїтістю застосування сульфатна кислота посідає перше місце серед кислот. Д. І. Менделєєв назвав її «хлібом промисловості». Вона необхідна для виробництва неорганічних кислот, солей, мінеральних добрив. Найбільшу її кількість витрачають для одержання фосфатних і нітратних добрив.

Багато кислот використовують для очищення нафтопродуктів. Сульфатну кислоту застосовують у виробництві вибухових речовин, штучного волокна, барвників, пластмас і багатьох інших речовин. Її також використовують у кислотних акумуляторах.

Якщо ви хочете визначити, наскільки промислово розвинена країна, дізнайтеся, скільки сульфатної кислоти вона споживає. 1Ihm більше споживання кислоти, тим вище рівень її промислового розвитку.

HiTpaTiIj' кислоту витрачають у виробництві нітратних добрив, вибухових речовин, лікарських речовин, барвників, пластмас, штучних волокон та інших матеріалів. Концентровану нітратну кислоту застосовують у ракетній техніці як окисник ракетного налива.

ллоридну кислоту широко використовують для одержання хлоридів, травлення металів, очищення поверхні посудин і свердловин від карбонатів, обробки руд, під час виробництва каучуків, соди й інших продуктів. Її застосовують для виробництва патоки із крохмалю, видалення накипу з казанів і теплообмінного обладнання ТЕЦ. У побуті HCl застосовують для очищення від вапняного нальоту раковин (емальованих і фаянсових), унітазів, умивальників.

Етанову кислоту (це органічна кислота зі складною формулою CH3COOH) застосовують у харчовій промисловості або у вигляді столового оцту, з концентрацією кислоти до 9 %. У побуті оцет застосовують як приправу до страв, для зменшення жорсткості води, видалення фруктових плям із тканин.

Широко застосовують у харчовій промисловості ортофосфат-иу кислоту: її додають у напої (почитайте склад «Кока-коли» або «Пепсі-коли»), желе, варення, цукерки тощо. Вважають, що вона не тільки підкислює продукти, але й поліпшує їхній смак.

ПОШИРЕННЯ У ПРИРОДІ

Кислоти оточують нас скрізь. Розглянемо кілька прикладів, у яких кислоти утворюються за рахунок процесів у неживій природі. Так, у воді, за рахунок розчинення вуглекислого газу з атмосфери, завжди є карбонатна кислота.

Після грози в дощовій воді опиняється ще й нітратна кислота. Виверження вулканів сприяють появі в дощовій воді сульфатної кислоти H2SO1.

У живій природі кислот більше. Здебільшого це органічні кислоти, ви будете вчити їх пізніше. Вони є в нашій їжі. Фрукти, овочі, молочні продукти, ліки містять кислоти: яблучну, щавлеву, лимонну, мигдальну, молочну, масляну, кавову, оцтову, аскорбінову та інші. Молочна кислота є й у квашених овочах. Вона охороняє їх від гниття. Взагалі кисле середовище пригнічує розвиток гнильних бактерій.

Після їжі в нас у роті трохи кисле середовище, хоча зазвичай слина має слабко лужне середовище.

— Я знаю, треба жувати «Орбіт» після їжі!

— Навіщо? Ти ж нейтралізуєш кисле середовище.

— А зуби?

— Що «зуби»? Ти маєш на увазі, що руйнується емаль у кислому середовищі? Але це тільки у хворих зубів. Лікуй зуби вчасно — і все буде добре!

Навіть отруйна синильна кислота HCN знайома кожному, хто ласував ядерцями кісточок слив, вишень або мигдалю. Кількість її мізерна, але відчути смак і запах можна. Так що ядерцями захоплюватися не треба, особливо якщо вони взяті з недоспілих плодів або торішніх компотів — можна отруїтися.

 

Рослини не можуть утекти від ворогів, тому вони широко застосовують «засоби хімічного захисту». В їхньому арсеналі є й кислоти. Ботанікам відомо більше 800 видів рослин, які виробляють синильну кислоту й використовують її як зброю проти шкідників.

Мухомори виробляють отруйну іботенову кислоту. Про це попереджає яскравий капелюшок гриба: «Не їж мене!»

Мурахи використовують мурашину кислоту як зброю. Після укусу вони впорскують у ранку суміш речовин, яка містить мурашину кислоту. Всі, кого кусали великі мурахи, пам’ятають, як це боляче.

Мурашина кислота входить також до складу отрути ос і бджіл, вона обумовлює печіння кропиви, її виділяють для захисту деякі гусениці.

Хлоридна кислота міститься в нас у шлунку. Там вона активує ферменти й бореться з бактеріями. Більшість бактерій, які потрапили в шлунок з їжею, гинуть під її дією. Цікаво, що у птахів, які харчуються надлом, кислотність шлункового соку особливо висока. Це допомагає їм розправлятися з тими мільярдами мікробів, які буквально кишать у падлі.

Аскорбінова, фолієва, оротова, пангамова, нікотинова й інші кислоти є вітамінами.

Амінокислоти, з’єднуючись одна з одною у найвигадливіших сполученнях, утворюють безліч білків. А з них, у свою чергу, будуються всі тканини живих істот на нашій планеті.

Кислотні залишки фосфатної кислоти входять до складу ДНК і PHK — мо-лекул-носіїв спадковості, і АТФ — енергетичних «станцій» живих організмів.

 

І це далеко не все.

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

1. Як одержують безоксигенові кислоти в промисловості? у лабораторії?

2. Як одержують оксигеновмісні кислоти?

3. З яких речовин можна одержати нерозчинні у воді кислоти?

4. Які кислоти мають найбільше застосування в промисловості? δ. Де в побуті застосовують кислоти?

6. Що ви знаєте про поширення кислот у природі?

ВИКОНАЙТЕ завдання

1. Установіть відповідності між формулами кислот (правий стовпчик) і формулами оксидів, що їх утворюють (лівий стовпчик), заповніть пропуски.

 

2. Закінчіть і порівняйте рівняння хімічних реакцій. Зверніть увагу, що деякі реакції неможливі:

 

3. Яку масу гідроген сульфіду можна одержати з 5,6 л H2 (н. у.)?

4. Який об’єм водню (н. у.) можна одержати внаслідок взаємодії цинку з 204 г розчину сульфатної кислоти?

δ. У надлишку розчину сульфатної кислоти розчинили магній масою 6 г і залізо масою 16,8 г. Який об’єм водню, виміряний за н. у., виділився при цьому?

6. Оберіть і вставте пропущені формули в схеми реакцій, порівняйте їх:

7. Надлишком розчину хлоридної кислоти обробили 16 г суміші порошків магнію та міді. Внаслідок реакції виділилося 0,5 моль водню (н. у.). Обчисліть масові частки магнію й міді в суміші.

 

ДЛЯ допитливих

1. Запропонуйте спосіб очищення накипу в чайнику хімічними речовинами. Умова: речовини мають бути нешкідливими, доступними. А які продукти харчування можна використати для цього?

Підказка: накип переважно складається із солей карбонатної кислоти.

2. Як відомо, до складу напою «Кока-кола» входить фосфатна кислота. Як хімічним шляхом визначити це? Де, знаючи склад напою, його можна використати?

3. У вихлопних газах автомобілів можуть міститися оксиди Нітрогену й Сульфуру. Поясніть із хімічної точки зору, чому в центрі деяких великих міст, наприклад Рима, де зосереджена велика кількість античних пам’ятників культури, які переважно складаються з мармуру, обмежений рух автомобілів.

4. Поясніть, чи має сенс гасіння соди оцтом під час випікання кулінарних виробів?

5. Чому господарки збризкують оцтом червоний буряк перед приготуванням, пояснюючи це тим, що забарвлення буряка стає яскравішим? Запропонуйте методику проведення експериментів, які підтвердять ваше припущення. Виконайте їх удома.

6. Чому забарвлення заварки (чорний чай) стає світлішим, якщо додати лимон?

7. В одному фільмі героїня намагається відкрутити іржавий болт. У неї нічого не виходить. Тоді вона спочатку поливає цей іржавий болт оцтом, а потім рослинною олією й легко його викручує. Чи можливо це? Підказка: іржа складається з оксидів і гідроксидів Форуму.

8. Водень містить домішку гідроген сульфіду. Яким із наведених нижче розчинів можна скористатися для очищення водню від цієї домішки?

1) Натрій гідроксиду;

2) хлоридної кислоти;

3) плюмбум нітрату.

Відповідь иідтвердьте, навівши рівняння реакцій.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Домашні індикатори

(Просимо допомоги батьків!)

Перед виконанням експерименту треба підготувати собі на кухні робоче місце, надіти спеціальний одяг, заслати стіл клейонкою. Під час досліду слід користуватися спеціальним посудом і обладнанням. Після закінчення роботи все прибрати та помити руки.

У два одноразових стаканчики налийте невелику кількість коричневого розчину чорного чаю. В один опустіть невелику скибочку лимона, в другий додайте трохи оцту. Якщо у вас немає лимона, можна використовувати розчин лимонної кислоти (кристали кислоти треба розчинити в невеликій кількості води) або столовий оцет. Опишіть спостереження. Чи може чай бути індикатором на кислоти?

Виконайте ті самі досліди з вишнево-червоним розчином чаю «Каркаде». Спробуйте як індикатори соки буряка, чорноплідної горобини, малини, смородини, вишні, синього винограду тощо. Якщо у вас немає соків, візьміть трохи варення і розведіть водою. Опишіть спостереження.

ДОДАТКОВІ ЗАВДАННЯ

1. Дайте визначення кислотам. Наведіть приклади.

2. Складіть формули кислот, що містять такі кислотні залишки:

3. Складіть формули солей: кальцій сульфату, плюмбум(ІІ) нітрату, ферум(ІІІ) ортофосфату.

4. З якими речовинами буде реагувати розчин хлоридної кислоти: цинк, барій оксид, бор оксид, срібло, алюміній оксид? Запишіть рівняння можливих реакцій.

δ. Запропонуйте два способи одержання натрій ортофосфату. Запишіть рівняння реакцій. Як можна виділити отриману сіль із розчину?

6. Калій оксид кількістю речовини 2 моль реагує з розчином хлорид ної кислоти. Обчисліть кількість речовини й масу кислоти, необхідної для повного розчинення оксиду.

7. Як розпізнати білі порошки силіцій(ІУ) оксиду й фосфор(У) оксиду? Стисло опишіть ваші дії. У разі перебігу хімічних реакцій запишіть їх рівняння.

8. Якщо нагріти метал натрій у полум’ї та внести його в атмосферу жовто-зеленого газу А (що є простою речовиною), то він починає горіти з утворенням солі X, яка забарвлює полум’я в жовтий колір. У разі дії на цю сіль концентрованою сульфатною кислотою утворюється отруйний газ, що добре розчиняється у воді з утворенням розчину В, який забарвлює універсальний індикатор у червоний колір. У результаті взаємодії розчину В з купрум(ІІ) оксидом утворюється синьо-зелений розчин речовини В. Визначте речовини А, В, В, X. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Гранкіна

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 21-09-2016, 00:16, посмотрело: 3123