Дано
Требуется дать определение основности кислоты, привести примеры одно-, двух- и многоосновных кислот с графическими формулами, определить основность фосфорноватистой H3PO2 и фосфористой H3PO3 кислот, написать уравнения их реакций с гидроксидом натрия.
Решение
Основность кислоты — это число атомов водорода в молекуле кислоты, которые способны замещаться на атомы металла при образовании соли. Именно эти атомы водорода связаны с кислородом (входят в состав гидроксильных групп –OH) и могут отщепляться в виде катионов H+.
Примеры кислот различной основности.
- Одноосновные кислоты (содержат один замещаемый атом водорода):
- хлороводородная (соляная) кислота HCl
- азотная кислота HNO3
Графические формулы:
HCl: H–Cl
HNO3: H–O–(NO2) (атом азота связан с двумя другими атомами кислорода: одной двойной связью и одной одинарной с отрицательным зарядом на кислороде)
- Двухосновные кислоты (содержат два замещаемых атома водорода):
- серная кислота H2SO4
- угольная кислота H2CO3
Графические формулы:
H2SO4: HO–S(=O)2–OH, то есть сера связана с двумя гидроксильными группами и двумя атомами кислорода двойными связями
H2CO3: HO–C(=O)–OH, то есть углерод связан с двумя гидроксильными группами и одним атомом кислорода двойной связью
- Многоосновные кислоты (содержат три и более замещаемых атома водорода):
- ортофосфорная кислота H3PO4
- мышьяковая кислота H3AsO4
Графические формулы:
H3PO4: (HO)3P=O, то есть атом фосфора связан с тремя гидроксильными группами и одним атомом кислорода двойной связью
H3AsO4: (HO)3As=O, строение аналогично фосфорной кислоте
Определение основности фосфорноватистой и фосфористой кислот.
- Фосфорноватистая кислота H3PO2 имеет строение H2P(=O)OH. Атом фосфора связан непосредственно с двумя атомами водорода, одним атомом кислорода двойной связью и одной гидроксильной группой –OH. Только атом водорода гидроксильной группы способен замещаться на металл. Два других атома водорода связаны с фосфором напрямую, не являются кислотными и на металл не замещаются.
Основность H3PO2 равна 1.
- Фосфористая кислота H3PO3 имеет строение HP(=O)(OH)2. Один атом водорода связан с фосфором напрямую, а два других входят в состав гидроксильных групп –OH. Поэтому на металл способны замещаться только два атома водорода.
Основность H3PO3 равна 2.
Уравнения возможных реакций с гидроксидом натрия NaOH.
Для фосфорноватистой кислоты (основность 1, образуется только одна соль — гипофосфит натрия):
H3PO2 + NaOH -> NaH2PO2 + H2O
Для фосфористой кислоты (основность 2, возможны две ступени нейтрализации — образование кислой и средней соли):
1) H3PO3 + NaOH -> NaH2PO3 + H2O
(продукт — дигидрофосфит натрия, кислая соль)
2) H3PO3 + 2NaOH -> Na2HPO3 + 2H2O
(продукт — гидрофосфит натрия, средняя соль)
Расчеты
Расчет стехиометрических коэффициентов основан на замещении кислотных атомов водорода на ионы натрия. Для H3PO2 один моль кислоты реагирует с одним молем NaOH. Для H3PO3 один моль кислоты может реагировать с одним или двумя молями NaOH в зависимости от условий.
Ответ
Основность кислоты — это число атомов водорода, способных замещаться на металл при образовании соли.
Одноосновные кислоты: HCl, HNO3.
Двухосновные: H2SO4, H2CO3.
Многоосновные: H3PO4, H3AsO4.
Основность фосфорноватистой кислоты H3PO2 равна 1, фосфористой H3PO3 равна 2.
Реакции с гидроксидом натрия:
H3PO2 + NaOH -> NaH2PO2 + H2O
H3PO3 + NaOH -> NaH2PO3 + H2O
H3PO3 + 2NaOH -> Na2HPO3 + 2H2O
Ответ: основность H3PO2 = 1, основность H3PO3 = 2.
