Номер 1, страница 60, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Охарактеризуйте физические и химические свойства угольной кислоты.

Решение

Угольная кислота ($H_2CO_3$) — это слабая двухосновная неорганическая кислота.

Физические свойства

Угольная кислота не существует в свободном, чистом виде, так как она очень неустойчива. Она образуется в незначительных количествах при растворении углекислого газа ($CO_2$) в воде ($H_2O$) и существует только в водных растворах, находясь в равновесии с исходными веществами:

$CO_2 + H_2o \rightleftharpoons H_2CO_3$

Это равновесие сильно смещено влево, поэтому в газированной воде концентрация самой угольной кислоты очень мала (менее 1% от растворенного $CO_2$). Раствор является бесцветной жидкостью со слабым кисловатым вкусом. При нагревании или понижении давления равновесие смещается влево, и кислота разлагается с выделением углекислого газа, что мы и наблюдаем, когда открываем бутылку с газированным напитком.

Химические свойства

Химические свойства угольной кислоты определяются её неустойчивостью и тем, что она является слабой двухосновной кислотой.

1. Неустойчивость. Угольная кислота легко разлагается на углекислый газ и воду:

$H_2CO_3 \rightleftharpoons H_2o + CO_2 \uparrow$

2. Диссоциация. Как двухосновная кислота, она диссоциирует в воде ступенчато:

- по первой ступени (с образованием гидрокарбонат-иона):

$H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$

- по второй ступени (с образованием карбонат-иона):

$HCO_3^- \rightleftharpoons H^+ + CO_3^{2-}$

Диссоциация по второй ступени протекает в очень незначительной степени, что характеризует $H_2CO_3$ как очень слабую кислоту.

3. Образование солей. Угольная кислота образует два ряда солей: средние — карбонаты, и кислые — гидрокарбонаты.

4. Реакции с основаниями (реакция нейтрализации). Взаимодействует со щелочами, образуя в зависимости от соотношения реагентов среднюю или кислую соль:

- при избытке щелочи образуется средняя соль (карбонат):

$H_2CO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + 2H_2O$

- при недостатке щелочи (или избытке кислоты) образуется кислая соль (гидрокарбонат):

$H_2CO_3 + NaOH \rightarrow NaHCO_3 + H_2O$

5. Взаимодействие с основными оксидами. Реагирует с основными оксидами с образованием карбонатов:

$H_2CO_3 + Cao \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

6. Взаимодействие с металлами. Как очень слабая кислота, практически не реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода.

7. Вытеснение более сильными кислотами. Угольная кислота вытесняется из своих солей (карбонатов и гидрокарбонатов) более сильными кислотами. Это качественная реакция на карбонат-ион, сопровождающаяся "вскипанием" из-за выделения углекислого газа:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2o + CO_2 \uparrow$

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2o + CO_2 \uparrow$

Ответ: Угольная кислота ($H_2CO_3$) — это нестойкое химическое соединение, существующее только в водных растворах. Физически представляет собой бесцветный раствор со слабым кислым вкусом. Химически является слабой двухосновной кислотой, которая диссоциирует в две ступени, вступает в реакции нейтрализации с основаниями с образованием двух типов солей (карбонатов и гидрокарбонатов) и легко разлагается на углекислый газ и воду.