План урока №38
Дисциплина: Химия
Тема программы: Классификациянеорганических соединений и их свойства
Тема урока: Кислоты и их свойства.
Тип урока: комбинированный
Цели урока:
Образовательная: познакомитьучащихся с одним из важнейших классов
неорганических соединений, изучить классификацию иноменклатуру кислот.
Развивающая: развитиесинтезирующего мышления – развитие умений устанавливать единые признаки исвойства целого, формировать мировоззренческие понятия о познаваемости природы;совершенствовать практические умения и навыки работы с лабораторнымоборудованием и химическими реактивами; дополнить знания учащихся о правилахработы в химическом кабинете;
Воспитательная: воспитание положительногоотношения к знаниям, повышение мотивации к учению; продолжить формированиеумения высказывать свои взгляды, суждения, развивать химическую речь;воспитывать толерантность.
Материально-дидактическое обеспечениеурока: штативс пробирками, растворы кислот НCl, H2SO4, набориндикаторов: универсальная индикаторная бумага, метилоранжевый, фенолфталеин.
Межпредметные и внутрипредметные связи: физика,материаловедение, оксиды и их свойства, солеобразующие и несолеобразующиеоксиды.
Ход урока:
I. Организационныйэтап (1-2 мин):
— приветствие;
— проверка отсутствующих;
— проверка готовности учащихся к работе;
— проверка подготовленности кабинета куроку;
— организация внимания.
II. Этап всестороннейпроверки знаний (10-15 мин):
Метод: решение задач
III. Этапподготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала (1-2мин):
— сообщение темы ицели урока;
— мотивация учебной деятельности учащихся.
IV.Этапусвоения новых знаний (20-25 мин)
План изложения:
1. Кислоты.
2. Классификация кислот по таким признакам.
3. Химические свойства кислот.
V. Этапзакрепления новых знаний (8-10 мин):
Метод: тестирование
VI. Этапинформации учащихся о домашнем задании, инструктаж по его выполнению (2-3 мин):
— поведение итогов урока;
— аргументация выставленных оценок;
— сообщение домашнего задания;
— инструктаж по выполнения домашнего задания: врабочих тетрадях дайте определение кислотам. Как классифицируют кислоты? Каковаих номенклатура? Назовите кислоты: H3PO3, HBO2,HClO2, H3AsO4, HAuCl4, H2Cr2O12
Преподаватель: Решетник В.И.
Задания для всесторонней проверки знаний
Задание 1 Даны вещества, состав которых выражаетсяформулами: Na2O, CO2, CuO, SO3, Fe2O3,BaO. С какими из перечисленных веществ могут реагировать: а) соляная кислота,б) гидроксид натрия? Напишите уравнения возможных реакций.
Задание 2Выпишите сначала формулы основных оксидов, апотом кислотных оксидов: N2O5, BaO, P2O5,CaO, SO3, NiO.
Задание 3Напишите формулы оксидов, соответствующихследующим гидроксидам: Cr(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3,Mn(OH)2.
Кислоты.
Слова кислота и кислый не зряимеют общий корень. Растворы всех кислот на вкус кислые. Это не означает, чтораствор любой кислоты можно пробовать на язык – среди них встречаются оченьедкие и даже ядовитые. Но такие кислоты как уксусная (содержится в столовомуксусе), яблочная, лимонная, аскорбиновая (витамин С), щавелевая и некоторыедругие (эти кислоты содержатся в растениях) знакомы вам именно своим кислымвкусом.
Все кислоты, независимо от их происхождения,объединяет общее свойство – они содержат реакционноспособные атомы водорода. Всвязи с этим кислотам можно дать следующее определение:
Кислота – это сложное вещество, в молекуле которогоимеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.
Свойства кислот определяются тем, что они способнызаменять в своих молекулах атомы водорода на атомы металлов. Например:
|
H2SO4 |
+ |
Mg |
= |
MgSO4 |
+ |
H2 |
|
|||||||||
|
серная кислота |
|
металл |
|
соль |
|
водород |
|
|||||||||
|
H2SO4 |
+ |
MgO |
= |
MgSO4 |
+ |
H2O |
|
|||||||||
|
серная кислота |
|
оксид |
|
соль |
|
вода |
||||||||||
На примере серной кислоты рассмотрим ее образование изкислотного оксида SO3, а затем реакцию серной кислоты с магнием.Валентности всех элементов, участвующих в реакции, нам известны, поэтомунапишем соединения в виде структурных формул:
Эти примеры позволяют легко проследить связь междукислотным оксидом SO3, кислотой H2SO4и сольюMgSO4. Одно рождается из другого, причем атом серы иатомы кислорода переходят из соединения одного класса (кислотный оксид) всоединения других классов (кислота, соль).
Классификациякислотпо таким признакам.
По первому признаку кислоты делятся накислородсодержащиеи бескислородные (табл. 1).
Таблица 1. Классификация кислот по составу.
|
Кислородсодержащие кислоты |
Бескислородные кислоты |
|
H2SO4серная кислота H2SO3сернистая кислота HNO3азотная кислота H3PO4фосфорная кислота H2CO3угольная кислота H2SiO3 кремниевая кислота |
HF фтороводородная кислота HCl хлороводородная кислота (соляная кислота) HBr бромоводородная кислота HI иодоводородная кислота H2S сероводородная кислота |
По количеству атомов водорода, способных замещаться наметалл, все кислоты делятся на одноосновные (с одним атомом водорода),двухосновные (с 2 атомами Н) и трехосновные (с 3 атомами Н), как показано втабл. 2:
Таблица 2. Классификация кислот по числу атомовводорода.
|
К И С Л О Т Ы |
||
|
Одноосновные |
Двухосновные |
Трехосновные |
|
HNO3азотная HF фтороводородная HCl хлороводородная HBr бромоводородная HI иодоводородная |
H2SO4серная H2SO3сернистая H2S сероводородная Представленная информация была полезной? ДА 58.82% НЕТ 41.18% Проголосовало: 969 H2CO3угольная H2SiO3 кремниевая |
H3PO4фосфорная |
Термин одноосновная кислота возник потому,что для нейтрализации одной молекулы такой кислоты требуется однооснование, т.е. одна молекула какого-либо простейшего основания типа NaOHили KOH:
HNO3+NaOH = NaNO3+ H2O
HCl+ KOH = KCl + H2O
Двухосновная кислота требует для своей нейтрализацииуже два основания, а трехосновная – три основания:
H2SO4+2NaOH = Na2SO4+ 2 H2O
H3PO4+3NaOH = Na3PO4+ 3 H2O
Химические свойства кислот.
1. Действие растворов кислот на индикаторы.Практически все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворыкислот в воде изменяют окраску специальных веществ – индикаторов. По окраскеиндикаторов определяют присутствие кислоты. Индикатор лакмус окрашиваетсярастворами кислот в красный цвет, индикатор метиловый оранжевый – тоже вкрасный цвет.
Индикаторы представляют собой вещества сложногостроения. В растворах оснований и в нейтральных растворах они имеют инуюокраску, чем в растворах кислот. Об индикаторах мы более подробно расскажем вследующем параграфе на примере их реакций с основаниями.
2. Взаимодействие кислот с основаниями. Эта реакция,как вы уже знаете, называется реакцией нейтрализации. Кислота реагируют соснованием с образованием соли, в которой всегда в неизменном видеобнаруживается кислотный остаток. Вторым продуктом реакции нейтрализацииобязательно является вода. Например:
|
кислота |
основание |
соль |
вода |
|||
|
H2SO4 |
+ |
Ca(OH)2 |
= |
CaSO4 |
+ |
2H2O |
|
H3PO4 |
+ |
Fe(OH)3 |
= |
FePO4 |
+ |
3H2O |
|
2H3PO4 |
+ |
Ca(OH)2 |
= |
Ca3(PO4)2 |
+ |
6H2O |
Для реакций нейтрализации достаточно, чтобы хотя быодно из реагирующих веществ было растворимо в воде. Поскольку практически всекислоты растворимы в воде, они вступают в реакции нейтрализации не только срастворимыми, но и с нерастворимыми основаниями. Исключением являетсякремниевая кислота, которая плохо растворима в воде и поэтому может реагироватьтолько с растворимыми основаниями – такими как NaOH и KOH:
H2SiO3+ 2NaOH = Na2SiO3+2H2O
3. Взаимодействие кислот с основными оксидами.Поскольку основные оксиды – ближайшие родственники оснований – с ними кислотытакже вступают в реакции нейтрализации:
|
кислота |
оксид |
соль |
вода |
|||
|
2HCl |
+ |
CaO |
= |
CaCl2 |
+ |
H2O |
|
2H3PO4 |
+ |
Fe2O3 |
= |
2FePO4 |
+ |
3 H2O |
Как и в случае реакций с основаниями, с основными оксидамикислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты,которая использовалась в реакции нейтрализации.
Например, фосфорную кислоту используют для очисткижелеза от ржавчины (оксидов железа). Фосфорная кислота, убирая с поверхностиметалла его оксид, с самим железом реагирует очень медленно. Оксид железапревращается в растворимую соль FePO4, которую смывают водой вместе с остаткамикислоты.
4. Взаимодействие кислот с металлами. Как мы видим изпредыдущего примера, для взаимодействия кислот с металлом должны выполнятьсянекоторые условия (в отличие от реакций кислот с основаниями и основнымиоксидами, которые идут практически всегда).
Во-первых, металл должен быть достаточно активным(реакционноспособным) по отношению к кислотам. Например, золото, серебро, медь,ртуть и некоторые другие металлы с выделением водорода с кислотами нереагируют. Такие металлы как натрий, кальций, цинк – напротив – реагируют оченьактивно с выделением газообразного водорода и большого количества тепла.
|
кислота |
металл |
соль |
|
|||
|
HCl |
+ |
Hg |
= |
не образуется |
|
|
|
2HCl |
2Na |
= |
2NaCl |
+ |
H2 |
|
|
H2SO4 |
+ |
Zn |
= |
ZnSO4 |
+ |
H2 |
По реакционной способности в отношении кислот всеметаллы располагаются в ряд активности металлов. Слева находятся наиболееактивные металлы, справа – неактивные. Чем левее находится металл в рядуактивности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами.
Во-вторых, кислота должна быть достаточносильной,чтобы реагировать даже с металлом из левой части таблицы активности металлов.Под силой кислоты понимают ее способность отдавать ионы водородаH+.
Например, кислоты растений (яблочная, лимонная,щавелевая и т.д.) являютсяслабымикислотами и очень медленно реагируют с такимиметаллами как цинк, хром, железо, никель, олово, свинец (хотя с основаниями иоксидами металлов они способны реагировать).
С другой стороны, такиесильныекислоты как серная илисоляная (хлороводородная) способны реагировать со всеми металлами из левойчасти таблицы активности металлов.
В связи с этим существует еще одна классификациякислот–по силе. В таблице 3 в каждой из колонок сила кислот уменьшается сверхувниз.
Таблица 3. Классификация кислот на сильные и слабыекислоты.
|
Сильные кислоты |
Слабые кислоты |
|
HI иодоводородная HBr бромоводородная HCl хлороводородная H2SO4 серная HNO3 азотная |
HF фтороводородная H3PO4 фосфорная H2SO3 сернистая H2S сероводородная H2CO3 угольная H2SiO3 кремниевая |
Следует помнить, что в реакциях кислот с металламиесть одно важное исключение. При взаимодействии металлов сазотнойкислотойводород не выделяется. Это связано с тем, что азотная кислота содержитв своей молекуле сильный окислитель–азот в степени окисления +5. Поэтому сметаллами в первую очередь реагирует более активный окислитель N+5,а не H+, как в других кислотах. Выделяющийся все же в каком-токоличестве водород немедленно окисляется и не выделяется в виде газа. Это женаблюдается и для реакцийконцентрированной серной кислоты, в молекуле которойсера S+6также выступает в роли главного окислителя. Состав продуктовв этих окислительно-восстановительных реакциях зависит от многих факторов:активности металла, концентрации кислоты, температуры. Например:
Cu + 4HNO3(конц.)=Cu(NO3)2+2NO2+ 2H2O
3Cu + HNO3(разб.)= 3Cu(NO3)2+2NO + 4 H2O
8K+ 5H2SO4(конц.)= 4K2SO4+ H2S+ 4H2O
3Zn+ 4H2SO4(конц.)= 3ZnSO4+ S + 4H2O
Есть металлы, которые реагируют сразбавленнымикислотами,но не реагирует с концентрированными (т.е. безводными) кислотами – сернойкислотой и азотной кислотой.
Эти металлы – Al, Fe, Cr, Ni и некоторые другие–приконтакте с безводными кислотами сразу же покрываются продуктами окисления(пассивируются). Продукты окисления, образующие прочные пленки, могутрастворяться в водных растворах кислот, но нерастворимы в кислотахконцентрированных.
Это обстоятельство используют в промышленности.Например, концентрированную серную кислоту хранят и перевозят в железныхбочках.
Задания для закрепления новых знаний
1. Индикаторметилоранжевый меняет свой цвет в растворе бромоводородана:
