Номер 4, страница 183 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 26. Неорганические и органические кислоты в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 4, страница 183.

Условие.

4. Сравните химические свойства неорганических и органических кислот.

Решение.

Решение 2.

Неорганические и органические кислоты проявляют как общие химические свойства, обусловленные наличием в их молекулах подвижных атомов водорода, так и специфические, связанные с особенностями их строения.

Общие свойства неорганических и органических кислот

Эти свойства являются проявлением их способности к электролитической диссоциации в водных растворах с образованием катионов водорода $H^+$ (или ионов гидроксония $H_3O^+$).

1. Электролитическая диссоциация: Все кислоты в той или иной степени диссоциируют в воде.
Пример для неорганической кислоты: $HNO_3 \leftrightarrow H^+ + NO_3^-$.
Пример для органической кислоты: $CH_3COOH \leftrightarrow H^+ + CH_3COO^-$.

2. Взаимодействие с индикаторами: Водные растворы кислот изменяют окраску индикаторов, например, лакмус становится красным, а метиловый оранжевый — розовым.

3. Взаимодействие с металлами: Кислоты реагируют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода.
Пример для неорганической кислоты: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$.
Пример для органической кислоты: $Zn + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Zn + H_2\uparrow$.

4. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами: В результате реакции образуются соль и вода.
Пример для неорганической кислоты: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.
Пример для органической кислоты: $MgO + 2HCOOH \rightarrow (HCOO)_2Mg + H_2O$.

5. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации): Кислоты реагируют как с растворимыми (щелочами), так и с нерастворимыми основаниями, образуя соль и воду.
Пример для неорганической кислоты: $NaOH + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O$.
Пример для органической кислоты: $Fe(OH)_3 + 3CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_3Fe + 3H_2O$.

6. Взаимодействие с солями более слабых кислот: Кислоты вытесняют более слабые или летучие кислоты из их солей.
Пример для неорганической кислоты: $2HCl + K_2CO_3 \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow$.
Пример для органической кислоты: $2CH_3COOH + Na_2SiO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2SiO_3\downarrow$.

Отличительные свойства неорганических и органических кислот

Различия в свойствах обусловлены прежде всего природой радикала, связанного с кислотной группой.

1. Сила кислоты: Большинство неорганических кислот являются сильными электролитами (например, $H_2SO_4, HCl, HNO_3$). Большинство органических (карбоновых) кислот — слабые электролиты (например, уксусная $CH_3COOH$, пропионовая $C_2H_5COOH$). Существуют и исключения: среди неорганических кислот есть слабые (например, угольная $H_2CO_3$, сероводородная $H_2S$), а среди органических — сильные (например, трихлоруксусная $CCl_3COOH$).

2. Реакция этерификации: Для органических карбоновых кислот характерна обратимая реакция со спиртами в присутствии кислотного катализатора, приводящая к образованию сложных эфиров. Это одна из важнейших реакций для органических кислот.
$CH_3COOH + C_2H_5OH \overset{H^+}{\rightleftharpoons} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$.
Неорганические кислородсодержащие кислоты также могут образовывать сложные эфиры, но это не является их типичным свойством в той же мере, как для карбоновых кислот.

3. Специфические окислительные свойства: Некоторые неорганические кислоты, такие как концентрированная серная ($H_2SO_4$) и азотная ($HNO_3$) любой концентрации, являются сильными окислителями. Они могут реагировать с металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода (например, $Cu, Ag, Hg$), при этом водород не выделяется.
$Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.
Для органических кислот сильные окислительные свойства нехарактерны (исключение — муравьиная кислота, которая может окисляться, проявляя свойства альдегидной группы).

4. Реакции по углеводородному радикалу: В отличие от неорганических кислот, органические могут вступать в реакции, затрагивающие их углеводородный радикал. Например, реакция замещения атомов водорода на галогены у $\alpha$-углеродного атома.
$CH_3COOH + Cl_2 \xrightarrow{P_{красн.}} CH_2ClCOOH + HCl$.

5. Термическая устойчивость: Многие неорганические кислоты неустойчивы и легко разлагаются при хранении или нагревании (например, $H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2$, $H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2$). Большинство карбоновых кислот более устойчивы, однако некоторые из них (муравьиная, щавелевая) также разлагаются при нагревании.

Ответ:

Общими химическими свойствами для неорганических и органических кислот являются: диссоциация в воде, взаимодействие с индикаторами, активными металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями более слабых кислот. Отличия заключаются в следующем: 1) По силе: большинство неорганических кислот — сильные, а органических — слабые. 2) По специфическим реакциям: для органических кислот характерна реакция этерификации и реакции по углеводородному радикалу, в то время как для некоторых неорганических кислот (конц. $H_2SO_4$, $HNO_3$) свойственны сильные окислительные свойства, не присущие органическим кислотам.