6. Кислотные оксиды, кислоты и названия их солей

Определения и обозначения

Кислотный оксид — бинарное соединение кислорода с неметаллом, которому соответствует кислота. Примеры: SO₂, CO₂, P₂O₅. Название строят по элементу и числу атомов кислорода, а степень окисления указывают, если она нужна для различения веществ.

Кислота — сложное вещество, состоящее из атомов водорода и кислотного остатка. Её формулу записывают как HₙR, где R — кислотный остаток, например H₂SO₃ или H₃PO₄. Такое строение помогает связывать формулу кислоты с формулами её солей.

Кислотный остаток — атом или группа атомов, сохраняющаяся в составе кислоты и переходящая в состав соли. Например, SO₃²⁻ входит в H₂SO₃ и Na₂SO₃. Заряд остатка нужен для правильного составления формул.

Соль — сложное вещество, состоящее из катионов металла и анионов кислотного остатка. В названии сначала называют металл, затем остаток: Na₂SO₃ — сульфит натрия. Если металл имеет несколько степеней окисления, её записывают в скобках.

Как это устроено

Оксиды неметаллов называют кислотными, потому что многие из них соответствуют кислотам и проявляют сходные кислотные свойства. Например, SO₂ соответствует H₂SO₃, а P₂O₅ — H₃PO₄. Однако сам факт наличия неметалла и кислорода ещё не достаточен: CO относится к несолеобразующим оксидам.

При взаимодействии с водой кислотный оксид присоединяет её части, и образуется кислота: SO₂ + H₂O → H₂SO₃. Реакция протекает не для всех оксидов одинаково: одни хорошо реагируют с водой, другие — только при особых условиях или не реагируют напрямую. Поэтому соответствие оксида кислоте иногда устанавливают по другим реакциям.

В формуле кислоты число атомов водорода определяется зарядом кислотного остатка. Если остаток имеет заряд 2−, нужны два иона H⁺, поэтому получается H₂SO₃; для остатка PO₄³⁻ нужны три иона водорода — H₃PO₄. Суммарный заряд всей частицы кислоты должен быть равен нулю.

Соли образуются, когда атомы водорода кислоты заменяются катионами металла. Это происходит в реакциях кислот с металлами, основаниями и основными оксидами: 2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂, H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O. При реакции кислоты с основанием дополнительно образуется вода.

Название соли составляют из двух частей: сначала называют металл, затем кислотный остаток. В остатке без кислорода обычно используют окончания «-ид», а в кислородсодержащем — названия вроде «-ат» или «-ит»: хлорид, сульфат, сульфит. Для металла с переменной валентностью обязательно указывают степень окисления, например хлорид железа(III).

Кислотные оксиды, кислоты и соли: состав, получение и названия

Сначала определите состав вещества, а затем сравните его с первым рядом таблицы. Для составления формулы соли используйте заряд металла и заряд кислотного остатка, а для названия — последнюю строку.

Разбор задач

Распределим SO₃, Na₂O, CO₂, HCl, CaCO₃ и P₂O₅ по классам веществ. Для каждого вещества проверим, какие элементы входят в состав, и применим правила названия.

1. Кислотные оксиды: SO₃ — оксид серы(VI), CO₂ — оксид углерода(IV), P₂O₅ — оксид фосфора(V). В каждом случае есть неметалл и кислород, а веществам соответствуют кислоты.
2. Кислота: HCl — соляная кислота. В её составе есть водород и кислотный остаток Cl⁻.
3. Соль: CaCO₃ — карбонат кальция. Она состоит из катионов Ca²⁺ и анионов CO₃²⁻.
4. Na₂O не входит в названные группы: это основный оксид, потому что натрий — металл. Поэтому его нельзя объявлять кислотным оксидом только из-за наличия кислорода.

Ответ: кислотные оксиды — SO₃, CO₂, P₂O₅; кислота — HCl; соль — CaCO₃; Na₂O — основный оксид.

Запишем реакции SO₂ и P₂O₅ с водой. Сначала определим кислоты по соответствующим кислотным остаткам, затем проверим число атомов каждого элемента.

1. SO₂ + H₂O → H₂SO₃. Образуется сернистая кислота, её остаток — SO₃²⁻.
2. P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄. Образуется фосфорная кислота, её остаток — PO₄³⁻; коэффициенты нужны для сохранения числа атомов.

Ответ: SO₂ даёт H₂SO₃ и остаток SO₃²⁻, а P₂O₅ — H₃PO₄ и остаток PO₄³⁻.

Составим соль при полном взаимодействии H₃PO₄ с Ca(OH)₂. Полная нейтрализация означает, что все три атома водорода кислоты заменяются кальцием.

1. Остаток фосфорной кислоты — PO₄³⁻, катион кальция — Ca²⁺.
2. Для нулевого заряда нужны три Ca²⁺ и два PO₄³⁻, поэтому формула соли — Ca₃(PO₄)₂.
3. Уравниваем реакцию: 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O.

Ответ: фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂; реакция записывается с коэффициентами 2, 3, 1 и 6.

Типичные ошибки

Считать кислотными все оксиды неметаллов неправильно: среди них есть несолеобразующие вещества. Ошибку допускают, ориентируясь только на наличие неметалла и кислорода. Проверьте, соответствует ли оксиду кислота и проявляет ли он кислотные свойства.

Записывать формулу кислоты без нужного числа атомов водорода нельзя. Число H должно компенсировать заряд остатка: для SO₄²⁻ нужна формула H₂SO₄. Проверяйте, равен ли суммарный заряд формулы нулю.

В названии соли нельзя оставлять только металл. Вторая часть названия показывает кислотный остаток: Na₂CO₃ — карбонат натрия, а не просто натрий. Сверяйте название с формулой и называйте обе её части.

Индексы соли нельзя подбирать механически по числам валентности. Сначала определите заряды ионов, составьте электронейтральную формулу и сократите индексы, если это возможно. Например, Ca²⁺ и SO₄²⁻ дают CaSO₄, а не Ca₂(SO₄)₂.

Связь с другими темами

Для темы нужны знания о классификации неорганических веществ, валентности, степенях окисления и составе оксидов. Эти правила применяются при изучении реакций обмена, ионных уравнений и электролитической диссоциации. Названия кислотных остатков помогают составлять формулы веществ и решать расчётные задачи по уравнениям реакций.

Что запомнить

• Кислотные оксиды — оксиды неметаллов, которым соответствуют кислоты.
• При взаимодействии кислотного оксида с водой образуется кислота, если реакция протекает.
• Кислота состоит из атомов водорода и кислотного остатка.
• Кислотный остаток входит и в состав кислоты, и в состав соли.
• Формула соли должна быть электронейтральной.
• Название соли состоит из названия металла и названия кислотного остатка.
• Индексы в формуле соли определяют по зарядам ионов.