Номер 2, страница 57 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Чем серная и азотная кислоты отличаются от других кислот?

Серная ($H_2SO_4$) и азотная ($HNO_3$) кислоты выделяются среди других кислот, в первую очередь, своими сильными окислительными свойствами, которые обусловлены наличием в их составе атомов серы и азота в высших степенях окисления ($S^{+6}$ и $N^{+5}$ соответственно). У большинства других кислот (например, соляной $HCl$, ортофосфорной $H_3PO_4$, угольной $H_2CO_3$) окислителем в реакциях с металлами выступает только катион водорода $H^+$. Это ключевое различие приводит к ряду уникальных химических свойств.

Сильные окислительные свойства

В концентрированных растворах серной и азотной кислот главным окислителем является не ион водорода, а кислотный остаток, точнее, центральный атом (сера или азот). Поэтому эти кислоты способны вступать в реакции, нехарактерные для кислот-неокислителей.

Взаимодействие с металлами

Типичные кислоты реагируют только с металлами, стоящими в ряду электрохимической активности до водорода, с выделением газообразного водорода ($H_2$).
Концентрированные серная и азотная кислоты, благодаря своим окислительным свойствам, реагируют с большинством металлов, включая те, что стоят в ряду активности после водорода (например, медь $Cu$, серебро $Ag$, ртуть $Hg$). При этом водород никогда не выделяется. Вместо него образуются продукты восстановления серы или азота. Состав продуктов зависит от концентрации кислоты и активности металла.

• Концентрированная серная кислота при реакции с металлами обычно восстанавливается до диоксида серы ($SO_2$):
  $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$
• Концентрированная азотная кислота восстанавливается до диоксида азота ($NO_2$):
  $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$
• Разбавленная азотная кислота также является окислителем, но восстанавливается глубже, чаще всего до оксида азота(II) ($NO$):
  $3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$

Стоит отметить, что разбавленная серная кислота ведет себя как типичная кислота, реагируя с активными металлами с выделением водорода: $Zn + H_2SO_4(разб.) \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$.

Пассивация металлов

Концентрированные серная и азотная кислоты при обычных условиях не реагируют с некоторыми металлами, такими как железо ($Fe$), алюминий ($Al$) и хром ($Cr$). Это явление называется пассивацией: на поверхности металла образуется тонкая, но очень прочная оксидная пленка, которая защищает металл от дальнейшего взаимодействия с кислотой. Благодаря этому свойству концентрированные кислоты можно перевозить в стальных или алюминиевых цистернах.

Взаимодействие с неметаллами и сложными веществами

Сильные окислительные свойства позволяют этим кислотам окислять многие неметаллы (углерод, серу, фосфор) и сложные вещества, что нехарактерно для других кислот.

• $C + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CO_2\uparrow + 2SO_2\uparrow + 2H_2O$
• $S + 6HNO_3(конц.) \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2\uparrow + 2H_2O$

Другие отличительные свойства

• Концентрированная серная кислота является мощным водоотнимающим (гигроскопичным) средством. Она способна поглощать влагу из воздуха и даже отнимать воду от органических соединений (например, обугливать сахар), что не свойственно другим кислотам в такой степени. Также она представляет собой тяжелую маслянистую жидкость.
• Азотная кислота является ключевым реагентом в органической химии для проведения реакций нитрования (введения нитрогруппы $-NO_2$ в молекулу), особенно в смеси с серной кислотой.

Ответ:

Серная и азотная кислоты отличаются от других кислот прежде всего тем, что являются сильными кислотами-окислителями (особенно в концентрированном виде). Это позволяет им реагировать с малоактивными металлами (стоящими после водорода в ряду активности), неметаллами и сложными веществами, при этом продуктами реакции являются соли и продукты восстановления серы ($SO_2$) или азота ($NO_2, NO$ и др.), а не водород. Также они пассивируют некоторые металлы ($Fe, Al, Cr$). Кроме того, концентрированная $H_2SO_4$ обладает сильными водоотнимающими свойствами, а $HNO_3$ используется для нитрования органических соединений.