Страница 105 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Какие свойства воды обусловливают её роль в живой и неживой природе?

Роль воды в живой и неживой природе определяется её уникальными физическими и химическими свойствами. В основе этих свойств лежит строение молекулы воды ($H_2O$) — её полярность и способность образовывать между собой водородные связи.

Роль в живой природе

Универсальный растворитель. Благодаря полярности своих молекул, вода способна растворять множество полярных и ионных веществ (соли, сахара, аминокислоты). Это делает её основной средой для биохимических реакций в клетках (цитоплазма) и транспортной системой (кровь, лимфа, сок растений) для переноса питательных веществ и продуктов обмена.

Высокая удельная теплоёмкость. Вода способна поглощать и отдавать большое количество теплоты при незначительном изменении собственной температуры. Так как организмы состоят преимущественно из воды, это свойство обеспечивает им термическую стабильность (терморегуляцию) и защищает от резких перепадов температур окружающей среды.

Высокая теплота парообразования. Для испарения воды требуется значительное количество энергии. Этот механизм лежит в основе охлаждения организмов через потоотделение у животных и транпирацию у растений, что позволяет эффективно избавляться от избыточного тепла.

Когезия и адгезия. Силы сцепления между молекулами воды (когезия) и прилипания к другим поверхностям (адгезия) обусловливают высокое поверхностное натяжение и капиллярный эффект. Поверхностное натяжение позволяет некоторым насекомым передвигаться по поверхности воды, а капиллярность обеспечивает подъём воды по сосудам ксилемы в высоких растениях, часто вопреки силе тяжести.

Аномальная плотность. В отличие от большинства веществ, вода в твёрдом состоянии (лёд) имеет меньшую плотность, чем в жидком (при $4^{\circ}C$). Поэтому лёд плавает на поверхности, образуя теплоизолирующий слой, который предохраняет водоёмы от полного промерзания зимой и позволяет водным организмам выживать.

Участие в химических реакциях. Вода является прямым участником ключевых метаболических процессов, таких как фотосинтез (является исходным веществом для синтеза органики) и гидролиз (используется для расщепления сложных органических молекул на более простые).

Роль в неживой природе

Геологический агент. Как растворитель, вода вымывает минералы из горных пород, участвуя в химическом выветривании и образовании карстовых пещер. Замерзая в трещинах, она расширяется и разрушает породы (физическое выветривание). Потоки воды (реки, ледники) формируют рельеф Земли, создавая долины, каньоны и перенося осадочные породы.

Регулятор климата. Благодаря высокой теплоёмкости Мировой океан аккумулирует огромное количество солнечной энергии, а затем медленно отдаёт её, смягчая климат на планете и уменьшая суточные и сезонные колебания температур, особенно в прибрежных районах. Океанические течения переносят тепло по всей планете.

Основа круговорота веществ. Способность воды существовать в трёх агрегатных состояниях (жидком, твёрдом и газообразном) при земных температурах лежит в основе глобального круговорота воды. Этот процесс обеспечивает перераспределение влаги и энергии по планете, формируя погоду и климат.

Ответ: Ключевые свойства воды, определяющие её роль в природе, — это полярность молекул и способность к образованию водородных связей. Из них вытекают: её функция как универсального растворителя (основа жизненных процессов и геологического выветривания), высокая теплоёмкость и теплота парообразования (терморегуляция организмов и климата), когезия и адгезия (капиллярные явления в живых и неживых системах) и аномальная плотность льда (защита жизни в водоёмах и физическое выветривание пород).

2. Какие особенности строения оксида кремния(IV) сказываются на его свойствах? Какие разновидности этого оксида вы знаете? Где они применяются?

Какие особенности строения оксида кремния(IV) сказываются на его свойствах?

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) является соединением с атомной кристаллической решёткой, в отличие, например, от оксида углерода(IV) ($CO_2$), который имеет молекулярное строение. Эта фундаментальная особенность строения определяет все его ключевые физические и химические свойства.

В кристаллической решётке $SiO_2$ каждый атом кремния ковалентно связан с четырьмя атомами кислорода, которые располагаются в вершинах тетраэдра. В свою очередь, каждый атом кислорода служит мостиком, соединяя два атома кремния. Таким образом, образуется единый трёхмерный полимерный каркас из очень прочных ковалентных связей $Si-O$.

Это строение обусловливает следующие свойства:

• Высокая температура плавления и кипения. Для того чтобы расплавить оксид кремния (температура плавления около $1723^{\circ}C$), необходимо затратить огромное количество энергии на разрыв множества прочных ковалентных связей во всём кристалле, а не на преодоление слабого межмолекулярного взаимодействия, как в случае с $CO_2$.
• Высокая твёрдость и прочность. Жёсткая и прочная атомная решётка придаёт оксиду кремния (например, кварцу) высокую твёрдость (7 по шкале Мооса).
• Нерастворимость в воде и большинстве растворителей. Молекулы растворителя не могут разрушить прочную кристаллическую решётку.
• Химическая инертность. Оксид кремния является кислотным оксидом, но из-за прочности решётки он не реагирует с водой и большинством кислот. Исключение составляет плавиковая кислота ($HF$), которая способна разрушать связи $Si-O$ с образованием летучего тетрафторида кремния:
  $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2O$
  Также он реагирует с концентрированными растворами щелочей и основными оксидами при сплавлении, образуя силикаты:
  $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$
• Диэлектрические свойства. В кристаллической решётке отсутствуют свободные электроны или ионы, способные переносить заряд, поэтому оксид кремния является хорошим диэлектриком (изолятором).

Ответ: Главной особенностью строения оксида кремния(IV) является его атомная кристаллическая решётка, представляющая собой трёхмерный каркас из прочных ковалентных связей $Si-O$. Это обуславливает его высокую твёрдость, тугоплавкость, химическую инертность, нерастворимость в воде и диэлектрические свойства.

Какие разновидности этого оксида вы знаете? Где они применяются?

Оксид кремния(IV) существует в природе в виде множества разновидностей, которые можно разделить на кристаллические и аморфные.

Кристаллические разновидности (полиморфные модификации):

• Кварц – самая распространённая модификация. Встречается в виде горного хрусталя (прозрачные кристаллы), аметиста (фиолетовый), цитрина (жёлтый), раухтопаза (дымчатый). Также к кварцу относятся скрытокристаллические разновидности: халцедон, агат, кремень, яшма. Обычный речной и морской песок – это в основном зёрна кварца.
• Тридимит и кристобалит – высокотемпературные модификации, встречающиеся в вулканических породах.

Аморфные (некристаллические) разновидности:

• Кварцевое стекло – получают быстрым охлаждением расплавленного чистого $SiO_2$.
• Силикагель – пористая форма, получаемая искусственно.
• Опал – природный минералоид, содержащий в своей структуре связанную воду ($SiO_2 \cdot nH_2O$).
• Кизельгур (диатомит) – осадочная порода, состоящая из панцирей диатомовых водорослей.

Применение разновидностей оксида кремния:

• Песок (кварц): основной компонент для производства стекла, бетона, силикатного кирпича; используется в литейном деле (формовочный материал) и как абразив.
• Горный хрусталь и другие разновидности кварца: используются в ювелирном деле, для изготовления точных оптических приборов. Пьезоэлектрические свойства кварца применяются в радиотехнике и часовой промышленности (кварцевые резонаторы).
• Кварцевое стекло: из-за термостойкости и химической устойчивости из него делают лабораторную посуду, оптические волокна, колбы для УФ-ламп, изоляторы в микроэлектронике.
• Силикагель: применяется как осушитель (влагопоглотитель), носитель для катализаторов и в хроматографии.
• Кизельгур: используется как фильтрующий материал, мягкий абразив (в зубных пастах) и наполнитель.

Ответ: Известны кристаллические (кварц, тридимит, кристобалит) и аморфные (кварцевое стекло, силикагель, опал) разновидности оксида кремния(IV). Они широко применяются в строительстве (песок), производстве стекла, электронике (кварцевые резонаторы, оптоволокно), химии (силикагель), ювелирном деле (горный хрусталь, аметист) и многих других областях.

3. Какие из оксидов имеют молекулярное строение, а какие нет? Как строение оксидов взаимосвязано с их свойствами?

Какие из оксидов имеют молекулярное строение, а какие нет?

Строение оксидов определяется типом химической связи между атомами и, как следствие, типом кристаллической решетки в твердом состоянии. По этому признаку оксиды делятся на две большие группы: с молекулярным и немолекулярным строением.

1. Оксиды с молекулярным строением.

Молекулярное строение характерно для большинства оксидов неметаллов. В молекулах таких оксидов атомы соединены прочными ковалентными связями. Однако в твердом состоянии эти отдельные молекулы связаны друг с другом лишь слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса).
Примеры: оксид углерода(IV) ($CO_2$), оксид серы(IV) ($SO_2$), оксид азота(IV) ($NO_2$), оксид фосфора(V) ($P_2O_5$), вода ($H_2O$).

2. Оксиды с немолекулярным строением.

Такие оксиды в твердом состоянии образуют не отдельные молекулы, а кристаллические решетки, в которых все частицы прочно связаны друг с другом. Различают ионное и атомное немолекулярное строение.

- Ионное строение имеют оксиды типичных металлов (преимущественно I и II групп главной подгруппы). Их кристаллические решетки построены из положительно заряженных ионов металла ($Ме^{n+}$) и отрицательно заряженных оксид-ионов ($O^{2-}$), удерживаемых сильными электростатическими силами.
Примеры: оксид натрия ($Na_2O$), оксид кальция ($CaO$), оксид магния ($MgO$).

- Атомное строение характерно для оксидов, где разница в электроотрицательности между элементом и кислородом недостаточна для образования ионной связи, но при этом образуется единый прочный каркас из атомов, соединенных ковалентными связями. Весь кристалл можно рассматривать как одну гигантскую молекулу.
Примеры: оксид кремния(IV) ($SiO_2$), оксид алюминия ($Al_2O_3$), оксид бора ($B_2O_3$).

Ответ: Молекулярное строение имеют в основном оксиды неметаллов (например, $CO_2$, $SO_2$, $P_2O_5$). Немолекулярное (ионное или атомное) строение характерно для оксидов металлов (например, $Na_2O$, $MgO$) и некоторых оксидов неметаллов и амфотерных элементов (например, $SiO_2$, $Al_2O_3$).

Как строение оксидов взаимосвязано с их свойствами?

Тип строения вещества (тип его кристаллической решетки) напрямую определяет его физические свойства, такие как температура плавления, твердость, летучесть.

Свойства оксидов с молекулярным строением.

Поскольку межмолекулярные силы, связывающие молекулы, очень слабы, для их разрушения (например, при плавлении или кипении) требуется мало энергии. Поэтому вещества с молекулярной решеткой:

- Имеют низкие температуры плавления и кипения. При комнатной температуре это газы ($CO_2$), жидкости ($H_2O$) или легкоплавкие твердые вещества ($P_2O_5$).

- Летучи.

- В твердом состоянии непрочные и мягкие.

Свойства оксидов с немолекулярным строением (ионным и атомным).

В кристаллах с ионным и атомным строением все частицы (ионы или атомы) связаны прочными химическими (ионными или ковалентными) связями. Чтобы разрушить эти связи, необходимо затратить значительное количество энергии. Поэтому такие вещества:

- Имеют очень высокие температуры плавления и кипения. При обычных условиях это твердые вещества.

- Тугоплавки и нелетучи.

- Обладают высокой твердостью и хрупкостью (например, $Al_2O_3$ (корунд) — один из самых твердых материалов).

Ответ: Строение оксидов напрямую определяет их свойства: оксиды с молекулярным строением из-за слабых межмолекулярных сил являются летучими, легкоплавкими веществами с низкими температурами кипения (часто газы или жидкости). Оксиды с немолекулярным строением из-за прочных химических связей в кристалле являются твердыми, тугоплавкими, нелетучими и прочными веществами.

4. Найдите массу воды и поваренной соли, необходимую для приготовления 500 г физиологического раствора, массовая доля соли в котором составляет 0,9.

Дано:

$m_{раствора} = 500 \text{ г}$

$\omega_{соли} = 0.9$

$m_{раствора} = 500 \text{ г} = 0.5 \text{ кг}$

Найти:

$m_{воды} - ?$

$m_{соли} - ?$

Решение:

Массовая доля растворенного вещества $(\omega)$ — это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Формула для расчета массовой доли соли:

$\omega_{соли} = \frac{m_{соли}}{m_{раствора}}$

где $m_{соли}$ — масса поваренной соли, а $m_{раствора}$ — общая масса физиологического раствора.

Чтобы найти массу соли, необходимую для приготовления раствора, преобразуем формулу:

$m_{соли} = \omega_{соли} \cdot m_{раствора}$

Подставим данные из условия задачи:

$m_{соли} = 0.9 \cdot 500 \text{ г} = 450 \text{ г}$

Масса всего раствора складывается из массы растворителя (воды) и массы растворенного вещества (соли):

$m_{раствора} = m_{воды} + m_{соли}$

Чтобы найти массу воды, вычтем массу соли из общей массы раствора:

$m_{воды} = m_{раствора} - m_{соли}$

Подставим известные значения:

$m_{воды} = 500 \text{ г} - 450 \text{ г} = 50 \text{ г}$

Ответ: для приготовления 500 г физиологического раствора потребуется 450 г поваренной соли и 50 г воды.

1. Опишите круговорот воды в природе.

1. Круговорот воды в природе, также известный как гидрологический цикл, представляет собой непрерывный процесс перемещения воды на, над и под поверхностью Земли. Этот глобальный процесс, приводимый в движение солнечной энергией, обеспечивает перераспределение воды по планете и состоит из нескольких взаимосвязанных этапов:

Испарение и транспирация. Под воздействием солнечного тепла вода с поверхности Мирового океана, морей, озёр, рек и почвы испаряется, то есть переходит из жидкого состояния в газообразное (водяной пар) и поднимается в атмосферу. Значительное количество влаги также поступает в атмосферу через растения в процессе транспирации (испарение воды листьями).

Конденсация. По мере подъёма в более высокие и холодные слои атмосферы водяной пар охлаждается и конденсируется, превращаясь обратно в мельчайшие капельки жидкости или кристаллики льда. Эти частицы, собираясь вместе, образуют видимые облака.

Перенос воздушными массами. Ветры и воздушные течения переносят облака, содержащие влагу, на большие расстояния, в том числе с океанов на сушу.

Осадки. Когда капли воды или кристаллы льда в облаках сливаются и становятся достаточно тяжёлыми, чтобы преодолеть сопротивление воздуха, они выпадают на земную поверхность в виде атмосферных осадков: дождя, снега, града или росы.

Сток и инфильтрация. Вода, выпавшая в виде осадков, может пойти разными путями. Часть её стекает по поверхности суши (поверхностный сток), образуя ручьи и реки, которые в конечном итоге впадают в озёра, моря и океаны. Другая часть просачивается в почву и горные породы (инфильтрация), пополняя запасы грунтовых вод. Грунтовые воды, в свою очередь, также движутся и могут выходить на поверхность в виде источников или впадать в водоёмы. Часть осадков, особенно в полярных и высокогорных районах, накапливается в виде ледников и снежного покрова.

В итоге вода возвращается в Мировой океан, откуда она снова испаряется, и весь цикл повторяется. Этот непрерывный процесс поддерживает жизнь на планете, обеспечивая её пресной водой и формируя климат.

Ответ: Круговорот воды в природе — это циклический процесс, который включает испарение воды с поверхности Земли, её перенос в атмосфере в виде пара, конденсацию с образованием облаков, выпадение осадков, а также поверхностный и подземный сток воды обратно в Мировой океан, после чего цикл возобновляется.

2. Какие свойства углекислого газа лежат в основе его применения? Как взаимосвязаны содержание углекислого газа в атмосфере и парниковый эффект?

Какие свойства углекислого газа лежат в основе его применения?

Применение углекислого газа ($CO_2$) основано на его разнообразных физических и химических свойствах:

1. Негорючесть и неспособность поддерживать горение, а также большая плотность по сравнению с воздухом. Эти свойства используются в огнетушителях. Углекислый газ, будучи примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, опускается на очаг возгорания и вытесняет кислород, прекращая процесс горения.

2. Способность к сублимации (переходу из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое) с поглощением большого количества теплоты. Твердый углекислый газ, известный как «сухой лед», при атмосферном давлении имеет температуру $-78.5 \degree C$. Это свойство используется для охлаждения и заморозки пищевых продуктов при их хранении и транспортировке, а также для создания сценических эффектов (тумана).

3. Растворимость в воде. При растворении $CO_2$ в воде образуется слабая угольная кислота ($CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$). Это свойство лежит в основе производства газированных напитков.

4. Участие в процессе фотосинтеза. Растения поглощают углекислый газ и под действием солнечного света синтезируют органические вещества. Это используется в тепличном хозяйстве: повышение концентрации $CO_2$ в воздухе теплиц способствует ускорению роста и повышению урожайности растений.

5. Относительная инертность. В отсутствие влаги и при невысоких температурах углекислый газ малоактивен. Это позволяет использовать его в качестве защитной среды при электросварке для предотвращения окисления металлов и в пищевой промышленности для упаковки продуктов (создание модифицированной газовой среды), что увеличивает срок их хранения.

Ответ: В основе применения углекислого газа лежат его негорючесть, большая плотность, способность к сублимации с поглощением тепла (в виде «сухого льда»), растворимость в воде с образованием угольной кислоты, участие в фотосинтезе и относительная химическая инертность.

Как взаимосвязаны содержание углекислого газа в атмосфере и парниковый эффект?

Парниковый эффект – это естественный процесс, благодаря которому атмосфера Земли удерживает часть тепла, полученного от Солнца. Без него средняя температура на планете была бы значительно ниже, делая ее непригодной для жизни.

Механизм этого явления следующий:

1. Солнечная радиация в коротковолновом диапазоне (видимый свет, ультрафиолет) свободно проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли.

2. Нагретая поверхность планеты излучает тепло обратно в космос в виде длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения.

3. Некоторые газы в атмосфере, называемые парниковыми (в первую очередь водяной пар $H_2O$, углекислый газ $CO_2$, метан $CH_4$ и оксид азота(I) $N_2O$), способны поглощать это уходящее инфракрасное излучение.

4. Поглотив тепло, молекулы этих газов переизлучают его во всех направлениях, в том числе и обратно к поверхности Земли, дополнительно ее разогревая.

Углекислый газ ($CO_2$) является одним из ключевых парниковых газов. Связь между его содержанием и парниковым эффектом прямая: чем выше концентрация $CO_2$ в атмосфере, тем больше теплового излучения задерживается атмосферой и тем сильнее выражен парниковый эффект. Деятельность человека, в основном сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов и некоторые промышленные процессы, приводит к значительному росту концентрации $CO_2$ в атмосфере. Это усиливает естественный парниковый эффект, что является основной причиной современного глобального потепления и изменения климата.

Ответ: Содержание углекислого газа в атмосфере и парниковый эффект взаимосвязаны напрямую. Углекислый газ является парниковым газом, который задерживает тепловое излучение, идущее от поверхности Земли. Увеличение концентрации $CO_2$ в атмосфере усиливает этот эффект, что приводит к повышению средней температуры на планете (глобальному потеплению).

3. Какую массу воды необходимо добавить к 500 г $5\%$-го раствора поваренной соли, чтобы превратить его в физиологический раствор?

Дано:

Масса исходного раствора поваренной соли, $m_{р-ра1} = 500 \text{ г}$
Массовая доля соли в исходном растворе, $\omega_1 = 5\%$
Массовая доля соли в физиологическом растворе, $\omega_2 = 0.9\%$ (справочное значение)

Перевод в систему СИ:
$m_{р-ра1} = 500 \text{ г} = 0.5 \text{ кг}$
$\omega_1 = 5\% = 0.05$
$\omega_2 = 0.9\% = 0.009$

Найти:

Массу воды, которую необходимо добавить, $m_{воды}$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем массу поваренной соли (NaCl) в исходном растворе. Для этого массу раствора умножим на массовую долю соли, выраженную в долях единицы.

$m_{соли} = m_{р-ра1} \times \omega_1 = 500 \text{ г} \times 0.05 = 25 \text{ г}$

2. При добавлении воды к раствору (разбавлении) масса растворенного вещества (соли) не изменяется. Таким образом, в конечном растворе масса соли также составит 25 г.

3. Физиологический раствор имеет концентрацию соли 0.9%. Зная массу соли, мы можем рассчитать, какой должна быть масса всего конечного раствора ($m_{р-ра2}$), чтобы концентрация стала равной 0.9%.

$m_{р-ра2} = \frac{m_{соли}}{\omega_2} = \frac{25 \text{ г}}{0.009} = \frac{25000}{9} \text{ г}$

4. Общая масса конечного раствора складывается из массы исходного раствора и массы добавленной воды.

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m_{воды}$

Отсюда найдем массу воды, которую необходимо добавить:

$m_{воды} = m_{р-ра2} - m_{р-ра1} = \frac{25000}{9} \text{ г} - 500 \text{ г} = \frac{25000}{9} - \frac{4500}{9} = \frac{20500}{9} \text{ г}$

5. Преобразуем полученную дробь в десятичное число, округлив до сотых:

$m_{воды} = \frac{20500}{9} \text{ г} \approx 2277.78 \text{ г}$

Ответ: необходимо добавить примерно 2277.78 г воды.

Какие из оксидов, по вашему мнению, являются химическими загрязнителями окружающей среды?

Химическими загрязнителями окружающей среды являются оксиды, которые в результате антропогенной деятельности (сжигание топлива, промышленные процессы) попадают в атмосферу, почву или водоемы в концентрациях, оказывающих негативное воздействие на живые организмы, экосистемы и климат. Некоторые из них, например, углекислый газ, являются естественными компонентами природы, но их избыток нарушает сложившийся баланс.

Оксиды углерода

Оксид углерода(II), или угарный газ ($CO$), — токсичный газ, образующийся при неполном сгорании органического топлива. Он чрезвычайно опасен для человека и животных, так как блокирует перенос кислорода гемоглобином крови.

Оксид углерода(IV), или углекислый газ ($CO_2$), — является основным парниковым газом. Его антропогенные выбросы, в основном от сжигания ископаемого топлива, приводят к усилению парникового эффекта, что является причиной глобального потепления и изменения климата.

Оксиды серы

Оксид серы(IV) ($SO_2$) и оксид серы(VI) ($SO_3$) — газы с резким запахом, которые образуются преимущественно при сжигании серосодержащего топлива (угля, мазута) и в металлургии. Они являются главной причиной выпадения кислотных дождей, которые губительно действуют на растительность, закисляют водоемы и почву, разрушают здания и сооружения. Кроме того, $SO_2$ является токсичным веществом, вызывающим заболевания дыхательных путей.

Оксиды азота

К этой группе загрязнителей относят в основном оксид азота(II) ($NO$) и оксид азота(IV) ($NO_2$), которые часто объединяют общей формулой $NO_x$. Они образуются при высокотемпературных процессах горения, например, в двигателях внутреннего сгорания и на тепловых электростанциях. Оксиды азота участвуют в формировании фотохимического смога (особенно бурый газ $NO_2$), способствуют образованию кислотных дождей и разрушают озоновый слой стратосферы.

Оксиды тяжёлых металлов

Оксиды таких металлов, как свинец ($PbO$), ртуть ($HgO$), кадмий ($CdO$), являются высокотоксичными и канцерогенными веществами. Они попадают в окружающую среду с промышленными выбросами, при сжигании отходов, содержащих тяжелые металлы. Эти соединения способны накапливаться в почве, воде и живых организмах (биоаккумуляция), передаваясь по пищевым цепям и вызывая тяжелые отравления и хронические заболевания.

Ответ: Основными оксидами, являющимися химическими загрязнителями окружающей среды, являются оксиды углерода ($CO$, $CO_2$), оксиды серы ($SO_2$, $SO_3$), оксиды азота ($NO$, $NO_2$) и оксиды тяжёлых металлов (например, свинца, ртути, кадмия).

Как распознать представителей нового для вас класса соединений — кислот?

Распознать кислоты можно по нескольким характерным признакам.

По химической формуле. В формулах неорганических кислот на первом месте, как правило, находится один или несколько атомов водорода ($H$), которые способны замещаться на атомы металла. Оставшаяся часть молекулы называется кислотным остатком. Например: $HCl$ — соляная кислота, $H_2SO_4$ — серная кислота, $HNO_3$ — азотная кислота. В зависимости от наличия кислорода в кислотном остатке, кислоты делят на бескислородные (например, $HCl$, $H_2S$) и кислородсодержащие (например, $H_2SO_4$, $H_3PO_4$).

С помощью индикаторов. Индикаторы — это вещества, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды. В кислой среде лакмус становится красным, метиловый оранжевый (метилоранж) — розово-красным, а фенолфталеин остается бесцветным.

По физическим свойствам. Многие кислоты имеют характерный кислый вкус. Именно наличие органических кислот придает кислый вкус лимонам (лимонная кислота), яблокам (яблочная кислота) и уксусу (уксусная кислота). Однако, пробовать на вкус вещества в химической лаборатории категорически запрещено, так как большинство неорганических и многие органические кислоты являются едкими, ядовитыми и опасными для здоровья.

Ответ: Представителей класса кислот можно распознать по их химической формуле (на первом месте стоит атом водорода $H$, за которым следует кислотный остаток), по их действию на индикаторы (в кислой среде лакмус становится красным, метилоранж — розово-красным) и по характерному кислому вкусу (при этом пробовать на вкус неизвестные вещества категорически запрещено).

Лабораторный опыт № 11

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1–2 мл растворов соляной, серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете?

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1–2 мл растворов соляной, серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора метилоранжа. Что наблюдаете?

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1—2 мл растворов соляной, серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете?

Соляная кислота ($HCl$), серная кислота ($H_2SO_4$) и азотная кислота ($HNO_3$) относятся к сильным кислотам. В водных растворах они диссоциируют, создавая большое количество ионов водорода ($H^+$), что обуславливает кислую среду раствора. Кислотно-основный индикатор лакмус, имеющий фиолетовый цвет в нейтральной среде, в кислой среде (при pH < 4,5) изменяет свою окраску на красную. Следовательно, при добавлении лакмуса к любой из этих кислот мы увидим характерное для кислой среды изменение цвета.

Ответ: Во всех трех пробирках раствор лакмуса изменит свой фиолетовый цвет на красный.

В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1—2 мл растворов соляной, серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора метилоранжа. Что наблюдаете?

Как и в предыдущем опыте, мы имеем дело с кислой средой в каждой из трех пробирок. Индикатор метилоранж (метиловый оранжевый) также чувствителен к изменению кислотности. В кислой среде (при pH < 3,1) метилоранж меняет свой исходный оранжевый цвет на красный.

Ответ: Во всех трех пробирках раствор метилоранжа изменит свой оранжевый цвет на красный.