Страница 180 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Вспомните физические свойства серной и азотной кислот.

Серная кислота ($H_2SO_4$)

Концентрированная серная кислота (олеум или 96-98% водный раствор) — это тяжёлая, вязкая, маслянистая жидкость, не имеющая цвета и запаха. Её историческое название — «купоросное масло».

• Агрегатное состояние: Жидкость (при стандартных условиях).
• Цвет: Бесцветная.
• Запах: Отсутствует.
• Плотность: Очень высокая, почти в два раза больше плотности воды. Плотность 98%-й кислоты составляет около $1,84 \text{ г/см}^3$.
• Гигроскопичность: Чрезвычайно гигроскопична, то есть активно поглощает водяные пары из воздуха и других газов. Это свойство используется для осушения веществ. Также она является сильным дегидратирующим (водоотнимающим) средством, например, обугливает органические соединения, такие как сахар или древесина, отнимая у них химически связанную воду.
• Растворимость в воде: Смешивается с водой в любых соотношениях. Этот процесс является сильно экзотермическим, то есть сопровождается выделением большого количества теплоты. Из-за этого при разбавлении кислоты необходимо медленно приливать кислоту в воду (а не наоборот), постоянно перемешивая, чтобы избежать закипания и разбрызгивания едкой смеси.
• Температуры плавления и кипения: 100%-я серная кислота плавится при температуре $+10,4 \text{ °C}$, а кипит при $+296 \text{ °C}$ (с частичным разложением на воду и серный ангидрид $SO_3$).
• Электропроводность: Чистая (безводная) кислота является диэлектриком. Однако её водные растворы хорошо проводят электрический ток за счет диссоциации на ионы.

Ответ: Серная кислота — это бесцветная, без запаха, маслянистая, очень плотная и гигроскопичная жидкость, которая смешивается с водой с выделением большого количества тепла, что требует осторожности при разбавлении.

Азотная кислота ($HNO_3$)

Азотная кислота в чистом виде — это бесцветная, летучая жидкость с характерным резким запахом.

• Агрегатное состояние: Жидкость (при стандартных условиях).
• Цвет: Чистая кислота бесцветна. Однако при хранении, особенно под действием света, она постепенно разлагается, выделяя диоксид азота ($NO_2$), который, растворяясь в кислоте, придает ей желтоватый или бурый оттенок. Реакция разложения: $4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow + 2H_2O$.
• Запах: Резкий, удушливый. Концентрированная кислота "дымит" на влажном воздухе, так как её летучие пары образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.
• Плотность: Плотнее воды. Плотность концентрированной (около 65%) кислоты составляет примерно $1,4 \text{ г/см}^3$, а 100%-й — $1,51 \text{ г/см}^3$.
• Растворимость в воде: Смешивается с водой в любых соотношениях.
• Летучесть: Является летучей жидкостью, что и обуславливает её "дымящие" свойства.
• Температуры плавления и кипения: Чистая азотная кислота замерзает при температуре $-41,6 \text{ °C}$ и кипит при $+82,6 \text{ °C}$ (с частичным разложением).

Ответ: Азотная кислота — это бесцветная (часто желтоватая из-за примесей), летучая жидкость с резким удушливым запахом, "дымящая" на воздухе и неограниченно растворимая в воде.

• Почему серную и азотную кислоты относят к кислотам-окислителям?

Вспомните физические свойства серной и азотной кислот.

Физические свойства серной кислоты ($H_2SO_4$): Безводная серная кислота представляет собой тяжёлую, маслянистую жидкость без цвета и запаха. Она очень гигроскопична, то есть активно поглощает водяные пары из воздуха, а также отнимает воду от органических соединений (например, обугливает сахар или древесину). Плотность концентрированной серной кислоты составляет примерно $1,84 \text{ г/см}^3$. Смешивается с водой в любых соотношениях с выделением большого количества теплоты. Важно помнить правило безопасности: при разбавлении следует медленно вливать кислоту в воду, а не наоборот.

Физические свойства азотной кислоты ($HNO_3$): Чистая азотная кислота — это бесцветная летучая жидкость с резким удушливым запахом. На воздухе она «дымит», так как её пары образуют с влагой воздуха мельчайшие капельки тумана. Под действием света или при нагревании она частично разлагается с выделением бурого газа — диоксида азота ($NO_2$), из-за чего со временем приобретает желтоватый или бурый оттенок. Плотность концентрированной азотной кислоты около $1,51 \text{ г/см}^3$. Также смешивается с водой в любых пропорциях.

Ответ: Серная кислота — тяжёлая, маслянистая, бесцветная, нелетучая и гигроскопичная жидкость. Азотная кислота — бесцветная, летучая жидкость с резким запахом, часто окрашенная в жёлтый цвет из-за частичного разложения.

Почему серную и азотную кислоты относят к кислотам-окислителям?

Серную и азотную кислоты относят к кислотам-окислителям, поскольку в реакциях они проявляют сильные окислительные свойства за счёт атомов, входящих в состав кислотного остатка, а не за счёт ионов водорода ($H^+$), как в обычных кислотах (например, в соляной кислоте $HCl$).

1. Серная кислота ($H_2SO_4$): Окислительные свойства проявляет концентрированная серная кислота. В её молекуле атом серы находится в своей высшей степени окисления $+6$ ($H_2\overset{+6}{S}O_4$). Это означает, что сера может только принимать электроны, то есть выступать в роли окислителя, понижая свою степень окисления (например, до $+4$ в $SO_2$, до $0$ в $S$ или до $-2$ в $H_2S$). Благодаря этому концентрированная серная кислота способна окислять металлы, стоящие в ряду активности после водорода (медь, серебро, ртуть), а также многие неметаллы (углерод, фосфор).
Пример реакции: $Cu^0 + 2H_2\overset{+6}{S}O_4 (\text{конц.}) \rightarrow \overset{+2}{Cu}SO_4 + \overset{+4}{S}O_2\uparrow + 2H_2O$.

2. Азотная кислота ($HNO_3$): Является сильным окислителем при любой концентрации (хотя в концентрированном виде её окислительная способность выше). В молекуле азотной кислоты атом азота находится в высшей степени окисления $+5$ ($H\overset{+5}{N}O_3$). Азот, принимая электроны, может восстанавливаться до различных соединений с более низкими степенями окисления ($NO_2, NO, N_2O, N_2, NH_4NO_3$). Азотная кислота окисляет почти все металлы (кроме золота и платины) и многие неметаллы. В отличие от других кислот, при реакции с металлами она, как правило, не выделяет водород.
Пример реакции: $Cu^0 + 4H\overset{+5}{N}O_3 (\text{конц.}) \rightarrow \overset{+2}{Cu}(NO_3)_2 + 2\overset{+4}{N}O_2\uparrow + 2H_2O$.

Ответ: Серную и азотную кислоты относят к кислотам-окислителям, так как их окислительные свойства обусловлены кислотными остатками, в которых центральные атомы серы (S) и азота (N) находятся в высших степенях окисления ($+6$ и $+5$ соответственно) и способны принимать электроны, окисляя другие вещества.