📘 CodingMarble Learn

Кислоты и основания: свойства, индикаторы и реакции

Кислота даёт в воде ионы H⁺, а основание даёт ионы OH⁻. Индикатор по цвету или запаху показывает, что находится в растворе, а когда H⁺ встречается с OH⁻, получается вода и остаётся соль.

🎬 История по шагам

  1. В стакане чистая вода и полоска лакмуса. Лакмус остаётся фиолетовым: вода нейтральная, это ни кислота, ни основание.
  2. Добавим несколько капель соляной кислоты (HCl). В воде она распадается на ионы H⁺ (красные) и ионы Cl⁻ (зелёные). Ионы H⁺ делают раствор кислым, поэтому лакмус краснеет.
  3. Теперь новый стакан с гидроксидом натрия (NaOH), это основание. В воде оно даёт ионы OH⁻ (синие) и ионы Na⁺ (фиолетовые). Ионы OH⁻ делают лакмус синим.
  4. Лакмус не единственный индикатор. Выберем фенолфталеин: в основании он становится малиновым, а в кислоте остаётся бесцветным. Метилоранж и куркума тоже меняют цвет.
  5. Нейтрализация: выливаем основание в кислоту. Каждый ион H⁺ соединяется с одним ионом OH⁻ и получается молекула воды (H₂O). Когда они закончились, остаются только Na⁺ и Cl⁻: это поваренная соль.
  6. Теперь твоя очередь. Двигай ползунки кислоты и основания и меняй индикатор. Посчитай ионы H⁺ и OH⁻ и угадай цвет раньше, чем увидишь его.

Совет: тяни 3D-сцену, чтобы повернуть её. Двумя пальцами можно приблизить.

🤔 Частые сомнения — разобраны

Почему глюкоза не кислота, если в ней есть водород?

Быть кислотой значит давать в воде ионы H⁺. Глюкоза в воде остаётся целыми молекулами, ионов H⁺ нет, и лампочка в цепи не загорается.

Куда деваются H⁺ и OH⁻ при нейтрализации?

Каждый H⁺ соединяется с одним OH⁻, и получается молекула воды. Посмотри в шаге 5, как красные и синие шарики превращаются в молекулы воды.

Если H⁺ и OH⁻ становятся водой, то что такое соль?

Это оставшиеся ионы: Na⁺ от основания и Cl⁻ от кислоты. Вместе они дают хлорид натрия, NaCl.

Почему фенолфталеин не меняет цвет в кислоте?

Он бесцветный и в кислоте, и в нейтральном растворе, а малиновым становится, только когда ионов OH⁻ избыток. Попробуй ползунки в свободной игре с фенолфталеином.

Почему лакмус в чистой воде фиолетовый?

В чистой воде H⁺ и OH⁻ поровну и очень мало, ни одни не побеждают. Лакмус показывает свой средний, фиолетовый цвет.

Изменится ли что-то, если после нейтрализации добавить ещё основание?

Да. Лишние ионы OH⁻ остаются свободными, и раствор становится щелочным. Сдвинь ползунок основания дальше, чем ползунок кислоты, и посмотри на цвет.

Что такое кислоты и основания?

Кислоты кислые на вкус (лимон, тамаринд, уксус) и превращают синий лакмус в красный. Основания горькие на вкус и мылкие на ощупь; они превращают красный лакмус в синий. Никогда не пробуй химические вещества на вкус: эти свойства мы изучаем только на еде.

Кислоты и основания в быту

Основание, которое растворяется в воде, называется щёлочью (NaOH, KOH, Ca(OH)₂, NH₄OH). Все щёлочи являются основаниями, но не все основания являются щёлочами: оксид меди это основание, которое не растворяется.

Индикаторы: природные, синтетические и по запаху

Индикатор это вещество, которое меняет цвет (или запах) и так показывает, кислый раствор или щелочной.

ИндикаторВ кислотеВ основании
Лакмус (из лишайника)синий → красныйкрасный → синий
Фенолфталеинбесцветныймалиновый
Метилоранжкрасныйжёлтый
Куркумаостаётся жёлтойкрасновато-коричневая
Сок красной капустыкрасный/розовыйзелёный

Индикаторы по запаху

Некоторые вещества меняют свой запах. Лук и гвоздичное масло теряют запах в основании; ванильная эссенция тоже теряет запах в основании, но сохраняет его в кислоте. Это помогает людям, которые не различают цвета.

Жёлтое пятно от куркумы на одежде становится красновато-коричневым, если его постирать мылом, потому что мыло щелочное. Если потом промыть чистой водой, жёлтый цвет постепенно возвращается.

Химические свойства кислот и оснований

1. Кислота + металл → соль + водород

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑. Если поднести горящую лучинку, газ сгорает с хлопком: это проверка на водород.

2. Основание + металл (только некоторые металлы)

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ (цинкат натрия) + H₂↑. Так реагируют не все металлы.

3. Кислота + карбонат / гидрокарбонат металла → соль + вода + углекислый газ

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑ и NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑. CO₂ мутит известковую воду (образуется CaCO₃); при избытке CO₂ она снова становится прозрачной (растворимый Ca(HCO₃)₂).

4. Кислота + основание → соль + вода (нейтрализация)

NaOH + HCl → NaCl + H₂O. Выделяется тепло, значит реакция экзотермическая.

5. Кислота + оксид металла → соль + вода

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. Чёрный оксид меди растворяется, и раствор становится сине-зелёным. Значит, оксиды металлов основные.

6. Основание + оксид неметалла → соль + вода

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O. Значит, оксиды неметаллов кислотные.

Что общего у всех кислот и у всех оснований?

Глюкоза и спирт тоже содержат водород, но кислотами не являются. Разница в том, что кислота даёт в воде ионы H⁺. H⁺ не может быть один, он присоединяется к молекуле воды и образует ион гидроксония H₃O⁺: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻.

Основание даёт в воде ионы OH⁻: NaOH → Na⁺ + OH⁻.

Доказательство с электрической цепью: лампочка загорается, если между двумя электродами разбавленная HCl или H₂SO₄, но не загорается с раствором глюкозы или спирта. Ток переносят ионы.

Зачем нужна вода: сухой газ HCl не меняет цвет сухого синего лакмуса, а влажный лакмус краснеет, потому что ионы H⁺ образуются только в воде.

Как безопасно разбавлять кислоты

Смешивание кислоты или основания с водой сильно экзотермично. Всегда лей кислоту в воду, медленно и помешивая, и никогда воду в кислоту: от тепла смесь может выплеснуться, а стекло даже треснуть.

Нейтрализация на языке ионов

H⁺ + OH⁻ → H₂O. Остальные ионы (Na⁺, Cl⁻) остаются в растворе как соль.

Главные формулы и определения

Разобранные примеры

1. Гранулы цинка добавили в разбавленную серную кислоту. Какой газ образуется и как его проверить?

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. Газ это водород. Поднеси горящую лучинку к отверстию пробирки: газ сгорает с хлопком.

2. Почему простокваша или маринад портят вкус в латунной или медной посуде?

В простокваше и маринаде есть кислоты. Кислоты реагируют с металлами, например с медью и цинком (в латуни), и образуются соли, которые вредны и невкусны. Поэтому такие продукты хранят в стекле, стали или керамике.

3. Соединение металла A реагирует с разбавленной HCl и даёт газ, мутящий известковую воду. В остатке раствор содержит хлорид кальция. Определи A и напиши уравнение.

Газ это CO₂, значит A это карбонат; соль CaCl₂, значит металл кальций. A = CaCO₃. CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂.

4. Образец оксида меди чёрный. Добавили разбавленную HCl. Что ты увидишь и что это доказывает?

Чёрный порошок растворяется, и раствор становится сине-зелёным (CuCl₂). CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. Раз оксид металла реагирует с кислотой и даёт соль и воду, оксиды металлов основные.

5. Почему сухой газ HCl не делает сухой синий лакмус красным?

Кислотные свойства появляются из-за ионов H⁺, а HCl даёт H⁺ только в воде. Без воды ионов H⁺ нет, поэтому цвет не меняется. Влажный лакмус краснеет.

Частые ошибки

Тренировочный тест

1. Какие ионы дают в воде все кислоты?
2. Фенолфталеин в щелочном растворе:
3. Кислота + карбонат металла даёт:
4. Какой из них индикатор по запаху?
5. Оксиды металлов в основном:

Практика: отвечай сам

Введи или выбери ответ и нажми «Проверить». Если застрял, возьми подсказку; полное решение появится после ответа.

Частые вопросы

Чем основание отличается от щёлочи?

Основание это любое вещество, которое нейтрализует кислоту и даёт OH⁻. Щёлочь это основание, растворимое в воде, например NaOH или KOH.

Почему надо лить кислоту в воду, а не воду в кислоту?

При разбавлении выделяется много тепла. Вода, добавленная в кислоту, может закипеть в одном месте и выплеснуть кислоту. Если медленно лить кислоту в много воды, тепло безопасно распределяется.

Что такое индикаторы по запаху?

Это вещества, у которых запах меняется в кислоте или основании, например лук, ванильная эссенция и гвоздичное масло. В щелочном растворе они теряют запах.

Где это изучают

PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIIHydroxides and acids
PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIISalts
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIInorganic compounds
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIInorganic compounds
RomaniaClasa a VIII-aChemical changes of substances
Spain2º BachilleratoChemical reactions
Ukraine11 класInorganic substances and their properties
CBSE (India)Class 10Chemical Substances – Nature and Behaviour
England (GCSE, A level)Year 104.4 Chemical changes
England (GCSE, A level)Year 105.4 Chemical changes
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Chemical Reactions
Japan中学3年Field 1 (6): Chemical change and ions
Japan高校1年Chemical change and its uses
South Korea고등학교 1학년Change and diversity
South Korea고등학교 2학년Dynamic chemical reactions
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 10Donor-acceptor: proton transfer and reversibility
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 10Donor-acceptor: proton transfer and reversibility
FranceTroisièmeMatter and its changes
FrancePremièrePhysics-chemistry: Chemical transformation
FranceTerminaleMatter and its changes
FranceTerminalePhysics-chemistry: Matter and materials
FranceTerminalePhysics-chemistry: Matter and its transformations
Russia8 классKey inorganic substances
Russia8 классKey inorganic substances
Russia9 классSubstance and chemical reaction
China九年级(初三)U10 Common acids, bases and salts

Сначала изучи

Дальше изучай

Похожие уроки

Все уроки: Chemistry