"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Хлороводород HCl — бесцветный газ, который хорошо растворяется в воде. Его водный раствор называют хлороводородной кислотой: именно в нём появляются ионы, отвечающие за общие свойства кислот. В лаборатории газ получают из хлорида натрия и концентрированной серной кислоты, а его раствор используют для изучения реакций кислот. Хлорид-ионы распознают по белому осадку хлорида серебра.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Хлороводород — газообразное сложное вещество состава HCl, в каждой его частице соединены атомы водорода и хлора. Формула показывает состав газа, но не означает, что перед нами уже кислота. Различие важно, потому что свойства сухого газа и его водного раствора неодинаковы.
Хлороводородная кислота — водный раствор хлороводорода, в котором он диссоциирует, то есть распадается на ионы: HCl → H⁺ + Cl⁻. Ионы H⁺ определяют кислотные свойства раствора. Поэтому именно раствор, а не сухой газ, изменяет окраску индикаторов и вступает в типичные реакции кислот.
Хлорид-ион — отрицательно заряженный ион Cl⁻, образующийся при диссоциации HCl и содержащийся в растворах хлоридных солей. Заряд иона равен −1, поэтому при записи формул солей учитывают соотношение зарядов ионов. Хлорид-ионы можно обнаружить характерной реакцией с ионами серебра.
Качественная реакция на хлорид-ионы — реакция с раствором нитрата серебра, при которой выпадает белый осадок хлорида серебра AgCl. «Качественная» означает, что реакция помогает установить наличие вещества или иона, а не измерить его количество. Такой признак используют для распознавания хлоридов в растворах.
В лаборатории хлороводород получают действием концентрированной серной кислоты на твёрдый хлорид натрия: NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑. Серная кислота малолетуча и вытесняет более летучий хлороводород из соли, поэтому газ можно отводить из нагреваемой смеси. Его собирают вытеснением воздуха: HCl тяжелее воздуха и постепенно заполняет сосуд снизу. Над водой газ не собирают, поскольку он быстро растворился бы в ней.
Хлороводород образуется и при соединении водорода с хлором: H₂ + Cl₂ → 2HCl. На свету или при нагревании реакция начинается быстро и сопровождается выделением света. Смесь водорода с хлором опасна: при резком протекании реакции возможен взрыв. Поэтому прямое соединение газов нельзя считать безопасным способом получения вещества.
Хлороводород — бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде. При растворении молекулы HCl взаимодействуют с водой и образуют ионы H⁺ и Cl⁻, поэтому раствор приобретает свойства кислоты. Большая растворимость объясняет, почему газ нельзя собирать над водой и почему при его растворении образуется хлороводородная кислота.
Свойства раствора связаны прежде всего с ионами H⁺. Они придают раствору кислую реакцию, поэтому индикаторы меняют окраску; например, синий лакмус становится красным. Кислота реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, с выделением H₂. С основными оксидами и основаниями она образует соль и воду, например: MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O.
Хлорид-ионы распознают, добавляя к раствору нитрат серебра AgNO₃. Если в пробе есть Cl⁻, возникает белый нерастворимый осадок AgCl: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓. Наблюдение осадка служит признаком хлорид-ионов, потому что хлорид серебра выпадает из раствора. При этом проверяют именно наличие Cl⁻, а не определяют, какая соль содержала этот ион.
| Объект или свойство | Наблюдение или признак | Уравнение или пояснение |
|---|---|---|
| Хлороводород: внешний вид и запах | Бесцветный газ с резким запахом | Формула газа — HCl |
| Растворимость хлороводорода в воде | Растворяется очень хорошо | В растворе образуются ионы H⁺ и Cl⁻ |
| Действие хлороводородной кислоты на индикаторы | Синий лакмус краснеет | Кислотные свойства обусловлены ионами H⁺ |
| Реакция кислоты с металлами | У активных металлов выделяется газ | Металл до водорода + HCl → хлорид металла + H₂ |
| Реакция кислоты с основными оксидами и основаниями | Образуются соль и вода | MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O |
| Качественная реакция на хлорид-ионы | Выпадает белый осадок | Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ |
В таблице сначала найдите объект или тип реакции, а затем сопоставьте его с наблюдаемым признаком. Уравнение помогает проверить, какие частицы участвуют и какие вещества образуются. Для реакций с металлами помните условие: водород выделяют не все металлы, а только расположенные до него в ряду активности.
Условие. Запишите уравнение получения хлороводорода в лаборатории из хлорида натрия и концентрированной серной кислоты. Нужно учесть, что серная кислота вытесняет летучий HCl из соли. Продукт, выделяющийся в виде газа, отметим стрелкой вверх.
Ответ. NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑. Хлороводород выделяется газом, поэтому его можно отводить из реакционной смеси.
Условие. Запишите реакцию хлороводородной кислоты с оксидом магния и назовите продукты. MgO — основный оксид, а значит, при реакции с кислотой ожидаются соль и вода. Название соли составляем по металлу и кислотному остатку.
Ответ. MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O. Продукты реакции — хлорид магния и вода.
Условие. К раствору неизвестной соли добавили нитрат серебра и получили белый осадок. Определите присутствующие ионы и запишите сокращённое ионное уравнение. Нужно связать наблюдение с продуктом, который не растворяется в воде.
Ответ. В растворе присутствуют хлорид-ионы Cl⁻. Сокращённое ионное уравнение: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓.
Ошибка: считать хлороводород и хлороводородную кислоту одним веществом. Так происходит, потому что у обоих одинаковая формула HCl, хотя агрегатное состояние и среда различаются. Проверьте себя: если вещество — газ, это хлороводород; если HCl растворён в воде, это кислота.
Ошибка: ожидать изменения окраски индикатора от сухого HCl. Кислотное действие связывают с самим названием газа и забывают, что для появления ионов нужна водная среда. Проверка простая: сухой газ не меняет сухую бумагу, а влажный индикатор реагирует на растворившийся HCl.
Ошибка: полагать, что кислота вытесняет водород из любого металла. Это обобщение пропускает условие ряда активности, а потому даёт неверное уравнение для малоактивных металлов. Перед записью реакции проверьте положение металла: водород выделяют металлы, стоящие до него.
Ошибка: путать белый осадок AgCl с растворимым веществом или неверно записывать заряд хлорид-иона. Причина — невнимание к признаку осадка и к заряду иона. Проверьте формулу: хлорид-ион обозначают Cl⁻, а AgCl выпадает в осадок; сокращённая запись реакции — Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓.
Для этой темы нужны знания о кислотах, солях, металлах и основных оксидах: они помогают предсказывать продукты реакций и расставлять коэффициенты. Пригодятся также навыки составления формул и уравнений, включая запись ионных реакций. Позже свойства HCl помогут сравнивать кислоты, изучать галогены и разбирать качественные реакции на ионы. Реакция с нитратом серебра показывает, как по наблюдаемому признаку распознают состав раствора.
Чем хлороводород отличается от хлороводородной кислоты?
Хлороводород — газ состава HCl. Хлороводородная кислота — его водный раствор, в котором образуются ионы H⁺ и Cl⁻ и проявляются кислотные свойства.
Почему для получения хлороводорода в лаборатории используют концентрированную серную кислоту?
Концентрированная серная кислота менее летуча, чем хлороводород, и вытесняет его из твёрдого хлорида натрия. Выделившийся HCl можно отводить как газ.
Как собирают хлороводород и почему его нельзя собирать над водой?
Газ собирают вытеснением воздуха, направляя его в сосуд, потому что он тяжелее воздуха. Над водой его не собирают: хлороводород очень хорошо растворяется в ней.
Почему сухой хлороводород не меняет окраску сухой индикаторной бумаги?
В сухом газе нет водного раствора с подвижными ионами, которые обеспечивают кислотное действие. Индикатор меняет окраску при наличии влаги, когда HCl растворяется и образует ионы.
Как экспериментально доказать присутствие хлорид-ионов в растворе?
К пробе раствора добавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Появление белого осадка AgCl указывает на присутствие хлорид-ионов.
§ 14. Хлороводород: получение и свойства
