Productos químicos comunes en el laboratorio
2. Reemplazar H2 con metal
3. Reaccionar con óxidos metálicos para generar sales metálicas y agua.
4. Neutralizar con álcali para producir sal y agua.
5. Algunas sales sufren metátesis para generar nuevas sales y nuevos ácidos.
Álcali: 1. Con los indicadores, el tornasol violeta se vuelve azul y la fenolftaleína se vuelve roja.
2. Reaccionar con algunos óxidos metálicos para generar sal y agua.
3. Algunas sales sufren metátesis para generar nuevas sales y nuevas bases.
4. Neutralizar con ácido para producir sal y agua.
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1. Propiedades comunes de los ácidos
(1) Las soluciones ácidas pueden reaccionar con indicadores ácido-base. La solución de prueba de tornasol púrpura se vuelve roja cuando se expone al ácido, mientras que la solución de prueba incolora de fenolftaleína no cambia de color cuando se expone al ácido. Tenga en cuenta que la sustancia cromogénica es un indicador.
(2) El ácido puede reaccionar con varios metales activos, normalmente produciendo sales e hidrógeno. Sólo los metales ubicados delante del hidrógeno en la lista de secuencia de actividad metálica pueden reaccionar con ácidos diluidos (HCl, H2SO4) para generar hidrógeno. El metal detrás del hidrógeno no puede reaccionar con ácidos diluidos (HCl, H2SO4), pero puede reaccionar con ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico concentrado.
Por ejemplo: ① Cu+2H2SO4 (concentrado) CuSO4+SO2 =+2H2O.
② 3cu+8HNO3 (diluido) = 3cu (NO3) 2+2no =+4h2o.
Se puede observar que la reacción del metal con ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico no produce hidrógeno, por lo que el laboratorio no puede utilizar ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico y zinc para producir hidrógeno.
(3) El ácido puede reaccionar con óxidos alcalinos para formar sal y agua: H2SO4+CaO == CaSO4+H2O.
(4) El ácido puede reaccionar con determinadas sales para generar nuevos ácidos y sales: H2SO4+BaCl2 === BaSO4↓+ 2HCl.
(5) Ácido y álcali reaccionan para formar sal y agua: H2SO4+Ba(OH)2 = = baso4 (precipitado blanco) + 2H2O.
Los ácidos comunes incluyen el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico, aunque tienen las cinco características anteriores (porque los cationes ionizados son todos H+). Pero cada uno tiene diferentes propiedades físicas y químicas.
(1) El ácido clorhídrico es una solución acuosa de cloruro de hidrógeno y es una mezcla. El ácido clorhídrico puro es un líquido incoloro con un olor acre. El ácido clorhídrico concentrado industrial es amarillo porque contiene impurezas (Fe3++). El ácido clorhídrico concentrado es volátil. Cuando abra la tapa de la botella de ácido clorhídrico concentrado, aparecerá inmediatamente una niebla ácida blanca en la boca de la botella. Esto se debe a que el gas cloruro de hidrógeno volatilizado por el ácido clorhídrico concentrado entra en contacto con el vapor de agua del aire, formando gotas de ácido clorhídrico dispersas en el aire y formando una niebla ácida.
② El ácido sulfúrico es un ácido que contiene oxígeno y el anhídrido de ácido correspondiente es SO3 (SO3+H2O==H2SO4). El ácido sulfúrico puro es un líquido aceitoso, viscoso e incoloro que no es fácilmente volátil. La fracción de masa de H2SO4 en el ácido sulfúrico concentrado de uso común es del 98% y su densidad es de 1,84 g/cm3. El H2SO4 diluido tiene las propiedades comunes de los ácidos. Además de las propiedades comunes de los ácidos, el ácido sulfúrico concentrado también tiene tres características:
a Absorción de agua: El H2SO4 concentrado absorbe agua para formar moléculas de ácido sulfúrico hidratadas (H2SO4? NH2O) y libera mucho calor. , por lo que se suele utilizar ácido sulfúrico concentrado como agente secante.
bAgente deshidratante: El ácido sulfúrico concentrado puede extraer átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno en compuestos orgánicos según la composición de las moléculas de agua (h:o=2:1), deshidratando y carbonizando compuestos orgánicos. Papel, leña, ropa, etc. Se vuelve negro cuando se expone al ácido sulfúrico concentrado. Esto se debe a que el ácido sulfúrico concentrado se deshidrata y carboniza.
c. Fuerte propiedad oxidante: las moléculas de H2SO4 existen en grandes cantidades en una solución concentrada de ácido sulfúrico en lugar de H+, y las moléculas de H2SO4 tienen fuertes propiedades oxidantes. El ácido sulfúrico concentrado puede disolver algunos metales detrás del hidrógeno en la secuencia de actividad del metal y oxidar elementos no metálicos como C y S, mientras que el propio ácido sulfúrico concentrado se reduce a SO2. Sin embargo, el ácido sulfúrico concentrado en frío no puede reaccionar con los metales más reactivos, el hierro y el aluminio. La razón es que el ácido sulfúrico concentrado puede formar una densa película de óxido en la superficie del hierro y el aluminio, evitando que el metal del interior continúe reaccionando con el ácido sulfúrico concentrado. Este fenómeno se llama pasivación en química.
Debido a que el ácido sulfúrico concentrado tiene efectos de deshidratación y fuerte oxidación, cuando dejamos caer ácido sulfúrico concentrado sobre la sacarosa, veremos que la sacarosa se vuelve negra y expande su volumen.
Ecuación química de la reacción:
c 12h 22 o 11 12C+11H2O
C+2 H2SO4=CO2 ↑+2SO2 ↑+2 H2O
CO2 producido y el gas SO2 hacen que el volumen de sacarosa se expanda.
Debido a que el ácido sulfúrico concentrado absorbe agua y el ácido clorhídrico concentrado es volátil, dejar caer ácido sulfúrico concentrado en ácido clorhídrico concentrado producirá una gran cantidad de niebla ácida. De esta manera, se puede obtener gas cloruro de hidrógeno.
③ El ácido nítrico también es un ácido que contiene oxígeno y el anhídrido de ácido correspondiente es N2O5, no NO2.
El ácido nítrico puro es un líquido incoloro, de olor acre y volátil. Abra la tapa de la botella de ácido nítrico concentrado y aparecerá una niebla ácida blanca en la boca de la botella. El ácido nítrico concentrado suele ser amarillo y cuanto más concentrado es el ácido nítrico, más oscuro es el color. Esto se debe a que el ácido nítrico es inestable. Cuando se ilumina o se calienta, se descompone para producir gas NO2 de color marrón rojizo, que se disuelve en una solución de ácido nítrico y se vuelve amarillo. Por lo tanto, el ácido nítrico debe almacenarse en el laboratorio en una botella de reactivo de vidrio marrón (a prueba de luz) en un lugar oscuro y de baja temperatura. El ácido nítrico es muy corrosivo, por lo que los frascos de reactivos que contienen ácido nítrico solo pueden usar tapones de vidrio, no de goma.
Además de las características comunes de los ácidos, tanto el ácido nítrico diluido como el ácido nítrico concentrado tienen fuertes propiedades oxidantes. El ácido nítrico disuelve todos los metales excepto el oro y el platino. Cuando el metal reacciona con el ácido nítrico, el metal se oxida a nitrato de alta valencia, el ácido nítrico concentrado se reduce a NO2 y el ácido nítrico diluido se reduce a NO. Sin embargo, ya sea ácido nítrico diluido o ácido nítrico concentrado, no se produce hidrógeno. Se produce al reaccionar con el metal. Los metales más activos, el hierro y el aluminio, pueden pasivarse en ácido nítrico concentrado en frío y también pueden transportarse y almacenarse en camiones de latas de aluminio y de hojalata. El ácido nítrico no sólo puede oxidar metales, sino también no metales como el carbono, el azufre y el fósforo. Ecuación química de la reacción del ácido nítrico con cobre y carbono;
Cu+4hNO3 (concentrado) = Cu (NO3) 2+2no2 ↑+2h2o
3cu+8HNO3 (diluido) = 3cu (NO3) 2+2no =+4h2o.
C+4HNO3 (concentrado) CO2 =+4NO2 =+2H2O
④El ácido fosfórico es un ácido tribásico de concentración media que puede formar una sal normal y dos fórmulas ácidas Sal.
Por ejemplo: hidrogenofosfato disódico (Na2HPO4), dihidrógenofosfato de sodio (NaH2 PO4), dihidrógenofosfato de amonio [NH4H2PO4], hidrogenofosfato de diamonio [(NH4)2HPO4], dihidrógenofosfato de calcio [Ca(H2PO4) 2] (soluble en agua).
2. La universalidad de los álcalis
(1) Las soluciones alcalinas pueden reaccionar con indicadores ácido-base, las soluciones de tornasol violeta se vuelven azules y las soluciones incoloras de fenolftaleína se vuelven rojas. Las bases insolubles, como las bases insolubles, no pueden cambiar el color de los indicadores ácido-base.
(2) Los álcalis pueden reaccionar con óxidos ácidos para formar sales y agua.
(3) Los álcalis pueden reaccionar con ácidos para producir sal y agua.
(4) Las bases pueden reaccionar con determinadas sales para formar nuevas bases y nuevas sales.
Los álcalis comunes incluyen NaOH, KOH, Ca(OH)2, amoníaco, etc. Cada uno tiene algunas características.
① El hidróxido de sodio (NaOH) se conoce comúnmente como sosa cáustica, sosa cáustica y sosa cáustica porque es altamente corrosivo. NaOH es una base fuerte soluble. Sólido blanco, fácilmente soluble en agua, fácilmente delicuescente cuando se expone al aire, y puede usarse como desecante de gases alcalinos (como NH3) o gases neutros (como H2, O2, CO, etc.). ).El NaOH reacciona fácilmente con el CO2 del aire para formar Na2CO3 sólido. La solución de NaOH corroerá el vidrio. Los frascos de reactivos que contienen solución de NaOH solo pueden usar tapones de goma en lugar de tapones de vidrio esmerilado.
② El hidróxido de calcio [Ca(OH)2] es un polvo blanco, poco soluble en agua, comúnmente conocido como cal hidratada o cal hidratada, y su solución acuosa se denomina agua de cal. El Ca(OH)2 también tiene un efecto corrosivo. Ca(OH)2 reacciona con CO2 para formar un precipitado blanco CaCO3, que normalmente se utiliza para probar CO2.
Hidróxido de calcio + dióxido de carbono = carbonato de calcio ↓ + H2O
El Ca(OH)2 puede reaccionar con Na2CO3 para generar NaOH, que se utiliza para preparar NaOH. La ecuación de reacción es:
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
(3) El amoniaco (NH3? H2O) es una base débil soluble, el NH3 es soluble en El agua da amoníaco. Tiene un olor acre y es volátil.
El gas amoníaco pasa a través de un tubo de vidrio lleno de óxido de cobre para generar nitrógeno, agua y cobre. La ecuación de reacción es:
2NH3+3CuO 3Cu+N2 ↑+3H2O, lo que muestra que el amoníaco es reducible.
Además, KOH y Ba(OH)2 también son bases fuertes solubles comunes. Las bases insolubles son en su mayoría bases débiles, como Fe(OH)3, Cu(OH)2, etc. Su similitud es que tienen poca estabilidad térmica y se descomponen fácilmente en los correspondientes óxidos metálicos y agua cuando se calientan.
3. Propiedades de las sales
(1) Las sales reaccionan con ciertos metales para formar nuevos metales y nuevas sales. Por ejemplo:
①Zinc + sulfato de cobre === sulfato de zinc + cobre
②Cu+Hg(NO3)2 === Cu(NO3)2+Hg
Solo el metal al principio de la lista de secuencia de actividad del metal puede desplazar al metal al final de su solución salina.
(2) La sal y el ácido reaccionan para formar un nuevo ácido y una nueva sal. Por ejemplo:
bacl 2+h2so 4 = baso 4↓+2 HCl;
(3) La sal y el álcali reaccionan para formar nuevas sales y álcali. Por ejemplo:
①mgso 4+2 NaOH = Mg(OH)2↓+na2so 4;
②mgso 4+Ba(OH)2 = = baso 4↓+Mg(OH ) 2↓
(4) La sal reacciona con otra sal para generar dos nuevas sales, como por ejemplo:
2AgNO3+Na2CO3 === Ag2CO3↓+2NaNO3
Hay excepciones, como por ejemplo: Al2(SO4)3+6 nah co 3 = = 2al(OH)3↓+6 CO2 ↑+ 3a2so 4.
(5) Los carbonatos insolubles pueden descomponerse a altas temperaturas para generar los correspondientes óxidos metálicos y dióxido de carbono gaseoso.
①CaCO3 CaO + CO2 ↑, ②BaCO3 BaO + CO2 ↑;
②Cu2(OH)2CO3(verde)2CuO+H2O+CO2 ↑ =
Sales Comunes incluyen NaCl, Na2CO3, NaHCO3, CuSO4, KMnO4, sal de amonio, etc. Sus características y usos importantes son los siguientes:
①El NaCl es el principal componente de la sal. Además de NaCl, la sal cruda también contiene MgCl2 y CaCl2. Esta es la razón por la que la sal cruda se disuelve fácilmente en el aire.
②Na2CO3, comúnmente conocido como carbonato de sodio y carbonato de sodio, es una sustancia en polvo de color blanco que es fácilmente soluble en agua y su solución acuosa es alcalina. El Na2CO3 producido en algunos lagos salados naturales se conoce comúnmente como álcali oral. La fórmula química de los cristales de carbonato de sodio es: Na2CO3?10H2O. Es fácil de erosionar en aire seco a temperatura ambiente y perder parte de su humedad.
(3) ③NaHCO3 es un pequeño sólido blanco, comúnmente conocido como bicarbonato de sodio. Se puede disolver en agua, pero su solubilidad es menor que la del Na2CO3 y la solución acuosa es débilmente ácida. NaHCO3 tiene poca estabilidad térmica y se descompone fácilmente cuando se calienta;
Bicarbonato de sodio na2co 3+dióxido de carbono ↑+H2O
Tanto Na2CO3 como NaHCO3 pueden reaccionar con ácidos para generar gas CO2;
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2 ↑+H2O,
Bicarbonato de sodio + ácido clorhídrico = cloruro de sodio + dióxido de carbono ↑+H2O.
Cuando el dióxido de carbono es gas se introduce en la solución saturada de Na2CO3. Cuando, también se puede generar NaHCO3.
La reacción anterior puede producir CO2 y también pueden identificarse iones CO32 - o HCO3 -. El bicarbonato de sodio se usa médicamente para tratar la hiperacidez.
④CuSO4 es un sólido blanco, fácilmente soluble en agua y la solución acuosa es azul. La fórmula química del cristal de sulfato de cobre es CuSO4?5H2O. Es un cristal azul, comúnmente conocido como vitriolo de bilis o vitriolo azul. Cuando se calienta, el ácido sulfúrico perderá agua cristalina y se convertirá en CuSO4 blanco.
⑤La sal de amonio es una sal que contiene iones amonio (NH4++). NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3 y NH4HCO3 son todas sales de amonio. La sal de amonio se puede utilizar como fertilizante nitrogenado y es fácilmente soluble en agua.
Después de un ligero calentamiento, la sal de amonio puede reaccionar con un álcali para generar NH3, por ejemplo:
ca(OH)2+(NH4)2so 4 = = caso 4+2nh 3 ↑+ 2H2O
2NH4H2PO4+3Ca(OH)2 == Ca3(PO4) 2↓(blanco)+2NH3 ↑+ 6H2O
El NH3 puede volver azul el papel tornasol rojo húmedo. Esta propiedad se puede utilizar para detectar el contenido de amonio. Sal de ion (NH4++). Al mismo tiempo, se debe prestar atención al uso mixto de sales de amonio con sustancias alcalinas como cal y cenizas vegetales (principalmente K2CO3) para evitar reducir la eficiencia de los fertilizantes. El NH4HCO3 se descompone a temperatura ambiente para producir amoniaco, agua y dióxido de carbono, perdiendo así su efecto fertilizante.
⑥KMnO4 es un sólido de color negro púrpura, fácilmente soluble en agua y su solución acuosa es de color rojo púrpura. A menudo se usa como desinfectante. El permanganato de potasio se mezcla con ácido sulfúrico concentrado para formar heptóxido de manganeso, que es altamente oxidante. Cuando el heptaóxido de dimanganeso encuentra alcohol, sufrirá una violenta reacción redox y encenderá la lámpara de alcohol.
La ecuación de reacción es 2KMnO4+ H2SO4 === K2SO4+Mn2O7+H2O.
(2) La relación entre la acidez y alcalinidad de una solución y su valor de pH
1. Expresión del valor de pH
Los indicadores ácido-base solo pueden ser. detectar si una solución es ácida o alcalina, el valor de pH puede indicar la fuerza de la solución, es decir, el valor de pH de la solución.
2. La relación entre el valor del pH y la acidez y alcalinidad de la solución.
El valor del pH suele estar entre 0 y 14.
Cuando el pH = 7, la solución es neutra.
Cuando el pH < 7, la solución es ácida; cuanto menor sea el valor del pH, más fuerte será la acidez de la solución.
Cuando el pH > 7, la solución es alcalina; cuanto mayor es el valor del pH, más fuerte es la alcalinidad de la solución.