"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Хлороводород — газ, который при растворении в воде образует соляную кислоту. В практической работе его получают из хлорида натрия и концентрированной серной кислоты, затем исследуют свойства раствора. Соляная кислота меняет окраску индикаторов, реагирует с активными металлами, основаниями и карбонатами. Хлорид-ионы в растворе обнаруживают с помощью нитрата серебра 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 соединение водорода и хлора, формула HCl. При обычных условиях это не раствор, а отдельное вещество с резким запахом. Различие между газом и его раствором нужно учитывать при записи уравнений и описании опыта.
Соляная кислота — водный раствор хлороводорода. В воде молекулы HCl образуют ионы водорода H⁺ и хлорид-ионы Cl⁻. Именно эти частицы объясняют кислую реакцию раствора и его способность вступать в ионные реакции.
Кислотные свойства — это характерные реакции растворов кислот с индикаторами, металлами, основаниями и солями. По ним кислоту распознают и отличают от других классов веществ. В опыте эти свойства проявляются изменением цвета, выделением газа или образованием воды и осадка.
Качественная реакция на хлорид-ионы — взаимодействие раствора с ионами серебра, при котором возникает белый осадок хлорида серебра AgCl. Сокращённое ионное уравнение: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓. Такая реакция нужна, чтобы доказать присутствие именно хлорид-ионов.
Для получения хлороводорода берут хлорид натрия и концентрированную серную кислоту. Серная кислота вытесняет из хлорида натрия более летучий хлороводород, а её концентрированность помогает связать воду и сместить процесс к образованию газа. Уравнение реакции: NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑.
Полученный газ направляют в сосуд с водой, где он быстро растворяется и образует соляную кислоту. Над водой собирать HCl нельзя: газ очень хорошо растворим, поэтому почти сразу перейдёт в воду. Хлороводород также нельзя собирать способом, при котором он поднимается вверх и вытесняет воздух вниз, поскольку он тяжелее воздуха; при поглощении водой нужна осторожность из-за сильного нагревания и возможного разбрызгивания.
Добавление лакмуса показывает кислую среду раствора: синий лакмус становится красным. Причина изменения цвета — взаимодействие индикатора с ионами H⁺. Поэтому индикатор служит быстрым признаком присутствия кислоты, хотя сам по себе не определяет её состав.
Цинк реагирует с соляной кислотой, потому что находится в ряду активности металлов левее водорода. Атомы цинка отдают электроны, а ионы водорода принимают их и превращаются в молекулы H₂. Уравнение реакции: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑.
С основанием кислота реагирует по причине обмена ионами: H⁺ соединяются с OH⁻ и образуют воду. С карбонатом ионы водорода разрушают карбонат-ион, поэтому сначала образуется угольная кислота, распадающаяся на воду и CO₂. Нитрат серебра даёт с хлорид-ионами малорастворимый AgCl, поэтому появляется белый осадок.
В таблице сначала находите исходные вещества, затем сопоставляете наблюдение с уравнением реакции и выводом. Стрелка вверх показывает выделение газа, а стрелка вниз — образование осадка. При проверке важно отличать молекулярное уравнение от сокращённого ионного.
| Опыт или свойство | Что наблюдают | Уравнение реакции | Вывод |
|---|---|---|---|
| Получение хлороводорода из хлорида натрия | Выделяется бесцветный газ с резким запахом | NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑ | Получен хлороводород |
| Поглощение хлороводорода водой | Газ быстро растворяется, раствор нагревается | HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻ | Образуется соляная кислота |
| Действие на индикатор | Синий лакмус краснеет | HCl → H⁺ + Cl⁻ | Раствор имеет кислую среду |
| Взаимодействие с металлом | Выделяются пузырьки газа | Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ | Образуется водород |
| Взаимодействие с основанием | Новых заметных признаков может не быть | HCl + NaOH → NaCl + H₂O | Происходит нейтрализация |
| Взаимодействие с карбонатом | Идёт шипение, выделяется газ | 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ | Выделяется углекислый газ |
| Качественная реакция на хлорид-ионы | Появляется белый осадок | Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ | Обнаружены хлорид-ионы |
Условие: записать уравнение получения HCl действием концентрированной серной кислоты на NaCl. Нужно определить продукты, а затем проверить состав атомов по обе стороны реакции.
Ответ: NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑. Концентрированная серная кислота выступает реагентом, который вытесняет летучий хлороводород из соли.
Условие: к раствору HCl добавили цинк. Требуется назвать наблюдение и записать уравнение. Решение начинают с положения цинка в ряду активности.
Ответ: наблюдается выделение водорода; Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Если металл расположен после водорода, такой вывод делать нельзя.
Условие: после добавления нитрата серебра к неизвестному раствору появился белый осадок. Нужно определить ионы и записать сокращённое ионное уравнение. Осадок связывают не с кислотностью вообще, а с конкретным ионом-реагентом.
Ответ: присутствуют хлорид-ионы; Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓. Такой результат характерен для растворов хлоридов и соляной кислоты.
Считать хлороводород и соляную кислоту одним веществом — ошибка. Хлороводород является газом, а кислота представляет собой его водный раствор с ионами. Проверить себя можно по агрегатному состоянию и по условию реакции: сначала получают HCl, затем растворяют его в воде.
Иногда HCl пытаются собирать над водой, как малорастворимый газ. Это происходит из-за смешения правил для разных газов, но хлороводород растворяется очень хорошо. Если газ быстро исчезает в воде, такой способ сбора ему не подходит.
Нельзя ожидать водород при реакции кислоты с любым металлом. Его вытесняют только металлы, стоящие в ряду активности до водорода, например цинк. Перед записью уравнения нужно найти металл в ряду и проверить, не относится ли он к малоактивным.
Белый осадок при добавлении нитрата серебра не доказывает просто «наличие кислоты». Осадок AgCl указывает именно на хлорид-ионы, которые могут входить в состав разных веществ. Проверка состоит в записи ионного уравнения Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓.
Перед практической работой понадобятся формулы и названия кислот, солей и оснований. Эти знания позволяют определить продукты реакций и правильно составить молекулярные уравнения. Также нужно понимать, как кислоты распадаются на ионы в воде.
Ряд активности металлов помогает предсказать реакцию кислоты с металлом. Признаки химических реакций — выделение газа, образование осадка и изменение окраски — помогают связать запись уравнения с наблюдением. Поэтому опыт проверяет не только формулы, но и умение делать вывод.
Качественная реакция с нитратом серебра продолжает изучение ионных реакций. Её используют для распознавания хлоридов в растворах солей и кислот. Навык выделять сокращённое ионное уравнение пригодится при изучении других осадков.
Чем хлороводород отличается от соляной кислоты?
Хлороводород — газообразное вещество HCl. Соляная кислота — водный раствор хлороводорода, в котором образуются ионы водорода и хлорид-ионы.
Как получают хлороводород в лаборатории?
Хлороводород получают действием концентрированной серной кислоты на твёрдый хлорид натрия. Реакция протекает по уравнению NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑.
Почему хлороводород нельзя собирать над водой?
Хлороводород очень хорошо растворяется в воде, поэтому такой способ сбора непригоден. При растворении выделяется тепло, а быстрое поглощение газа может вызвать разбрызгивание воды.
Какие вещества реагируют с соляной кислотой с выделением газа?
С активными металлами, стоящими в ряду активности до водорода, кислота выделяет водород. С карбонатами и гидрокарбонатами выделяется углекислый газ.
Как доказать присутствие хлорид-ионов в растворе?
К исследуемому раствору добавляют раствор нитрата серебра. Белый осадок AgCl показывает, что в растворе присутствуют хлорид-ионы.
§ 16. Практическая работа 3. Получение соляной кислоты и изучение её свойств
