Как составить структурную формулу угольной кислоты

Как составить структурную формулу угольной кислоты

а) угольной; б) бромоводородной HBr; в) сернистой H2SO3; г) хлорной HClO4. Проверьте выполнение этого задания у соседа по парте.

Структурные формулы угольной, бромоводородной, сернистой и хлорной кислот

С бескислородными кислотами всё просто и понятно, но как составлять формулы кислородсодержащих кислот?

  1. Сначала пишем символ атома центрального элемента.
  2. Вокруг символа атома центрального элемента пишем атомы кислорода.
  3. Все атомы водорода должны быть соединены с атомом кислорода.
  4. Все атомы кислорода должны быть соединены с центральным атомом.
  5. Между атомом кислорода и центральным атомом ставятся двойные черточки.
  6. Проверьте число атомов в структурной формуле.
  7. Проверьте валентность центрального атома.

1. Какие вещества называют кислотами?

3. Определите валентность кислотных остатков следующих кислот: H2S, HBr, HNO3, H2CO3, HMnO4, H3PO4, H2SO4.

4. Выведите химическую формулу соединения, в состав которого входят 3,95 массовой части химического элемента селена (Ar (Se) = 79) и 0,1 массовой части водорода.

Тестовые задания.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 апреля 2021 года; проверки требуют 38 правок.

Угольная кислота
Carbonic-acid-2D.png
Carbonic-acid-3D-vdW.png
Систематическое название Угольная кислота
Химическая формула H2CO3
Внешний вид Бесцветный раствор
Свойства
Молярная масса 62,025 г/моль
Температура плавления -80°C
Температура кипения 333,6°C
Температура возгонки ?
Температура разложения ?
Температура стеклования ?
Плотность 1,668 г/см³
Константа диссоциации pKa реальные: 1) 3,60;
2) 10,33
кажущаяся[1]: 6,37
Растворимость в воде 0,21[1] г/100 мл
Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования −700 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия +187 Дж/(К·моль)
Стандартная энергия образования Гиббса −623 кДж/моль
Классификация
Регистрационный номер CAS 463-79-6
PubChem 463-79-6
Код SMILES C(=O)(O)O
Безопасность
Пиктограммы опасности СГС Пиктограмма «Коррозия» системы СГС
NFPA 704

NFPA 704 four-colored diamond

0

0

1
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

У́гольная кислота́ (химическая формула — H2CO3) — слабая химическая неорганическая кислота. Образуется в малых количествах при растворении углекислого газа в воде[1], в том числе и углекислого газа из воздуха.

При нормальных условиях, угольная кислота неустойчива и разлагается на углекислый газ и воду. Образует ряд устойчивых неорганических и органических производных: соли (карбонаты и гидрокарбонаты), сложные эфиры, амиды и др.

Физические свойства[править | править код]

Угольная кислота существует в водных растворах в равновесии с диоксидом углерода, причём при нормальных условиях равновесие сильно сдвинуто в сторону разложения кислоты.

Молекула угольной кислоты имеет плоское строение. Центральный углеродный атом имеет sp2-гибридизацию. В гидрокарбонат- и карбонат-анионах происходит делокализация π-связи. Длина связи C—O в карбонат-ионе составляет 130 пм.

Безводная угольная кислота представляет собой бесцветные кристаллы, устойчивые при низких температурах, сублимирующиеся при температуре –30 °C, а при дальнейшем нагревании полностью разлагающиеся. Поведение чистой угольной кислоты в газовой фазе исследовано в 2011 г. австрийскими химиками[2].

Химические свойства[править | править код]

Равновесие в водных растворах и кислотность[править | править код]

Угольная кислота существует в водных растворах в состоянии равновесия с гидратом диоксида углерода:

{mathsf {CO_{2}cdot H_{2}O_{{(p)}}rightleftarrows H_{2}CO_{{3(p)}}}}, константа равновесия при 25 °C {displaystyle K_{p}={frac {mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}{mathsf {[CO_{2}cdot H_{2}O]}}}=1{,}70cdot 10^{-3}}

Скорость прямой реакции 0,039 с−1, обратной — 23 с−1.

В свою очередь растворённый гидрат диоксида углерода находится в равновесии с газообразным диоксидом углерода:

{mathsf {CO_{2}cdot H_{2}O_{{(p)}}rightleftarrows CO_{2}uparrow + H_{2}O}}

Данное равновесие при повышении температуры сдвигается вправо, а при повышении давления — влево (подробнее см. Абсорбция газов).

Угольная кислота подвергается обратимому гидролизу, создавая при этом кислую среду:

{mathsf {H_{2}CO_{3}+ H_{2}Orightleftarrows HCO_{3}^{-}+ H_{3}O^{+}}}, константа кислотности при 25 °C {displaystyle K_{a1}={frac {mathsf {[HCO_{3}^{-}]cdot [H_{3}O^{+}]}}{mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}}=2{,}5cdot 10^{-4}}

Однако, для практических расчётов чаще используют кажущуюся константу кислотности, учитывающую равновесие угольной кислоты с гидратом диоксида углерода:

{displaystyle K_{a}'={frac {mathsf {[HCO_{3}^{-}]cdot [H_{3}O^{+}]}}{mathsf {[CO_{2}cdot H_{2}O]}}}=4{,}27cdot 10^{-7}}

Гидрокарбонат-ион подвергается дальнейшему гидролизу по реакции

{mathsf {HCO_{3}^{-}+ H_{2}Orightleftarrows CO_{3}^{{2-}}+ H_{3}O^{+}}}, константа кислотности при 25 °C {displaystyle K_{a2}={frac {mathsf {[CO_{3}^{2-}]cdot [H_{3}O^{+}]}}{mathsf {[HCO_{3}^{-}]}}}=4{,}68cdot 10^{-11}}

Таким образом, в растворах, содержащих угольную кислоту, создается сложная равновесная система, которую можно изобразить в общем виде следующим образом:

{displaystyle {mathsf {CO_{2}{stackrel {H_{2}O}{rightleftarrows }}CO_{2}cdot H_{2}Orightleftarrows H_{2}CO_{3}{stackrel {-H^{+}}{rightleftarrows }}HCO_{3}^{-}{stackrel {-H^{+}}{rightleftarrows }}CO_{3}^{2-}(*)}}}

Значение водородного показателя pH в такой системе, соответствующего насыщенному раствору диоксида углерода в воде при 25 °C и давлении 760 мм рт. ст., можно рассчитать по формуле:

{displaystyle {mathsf {pH=-lgleft({frac {-K_{a}'+{sqrt {(K_{a}')^{2}+4K_{a}'C_{0}}}}{2}}right)=3{,}9}}}, где C₀ = 0,034 моль/л — растворимость CO2 в воде при указанных условиях.

Разложение[править | править код]

При повышении температуры раствора и/или понижении парциального давления диоксида углерода равновесие смещается в сторону разложения угольной кислоты на воду и диоксид углерода. При кипении раствора угольная кислота разлагается полностью:

{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}longrightarrow H_{2}O+CO_{2}uparrow }}}

Взаимодействие с основаниями и солями[править | править код]

Угольная кислота вступает в реакции нейтрализации с растворами оснований, образуя средние и кислые соли — карбонаты и гидрокарбонаты соответственно:

{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}+2NaOH}}}(конц.){displaystyle {mathsf {longrightarrow Na_{2}CO_{3}+2H_{2}O}}}
{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}+NaOH}}}(разб.){displaystyle {mathsf {longrightarrow NaHCO_{3}+H_{2}O}}}
{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}+ Ca(OH)_{2}longrightarrow CaCO_{3}downarrow + 2H_{2}O}}}
{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}+ NH_{3}cdot H_{2}Olongrightarrow NH_{4}HCO_{3}+H_{2}O}}}

При взаимодействии угольной кислоты с карбонатами образуются гидрокарбонаты:

{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}+Na_{2}CO_{3}longrightarrow 2NaHCO_{3}}}}
{mathsf {H_{2}CO_{3}+ CaCO_{3}longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}

Получение[править | править код]

Угольная кислота образуется при растворении в воде диоксида углерода:

{mathsf {CO_{2}+H_{2}Orightleftarrows CO_{2}cdot H_{2}Orightleftarrows H_{2}CO_{3}}}

Содержание угольной кислоты в растворе увеличивается при понижении температуры раствора и увеличении давления углекислого газа.

Также угольная кислота образуется при взаимодействии её солей (карбонатов и гидрокарбонатов) с более сильной кислотой. При этом бо́льшая часть образовавшейся угольной кислоты, как правило, разлагается на воду и диоксид углерода:

{displaystyle {mathsf {Na_{2}CO_{3}+2HCllongrightarrow 2NaCl+H_{2}CO_{3}}}}
{displaystyle {mathsf {H_{2}CO_{3}rightarrow H_{2}O+CO_{2}uparrow }}}

Применение[править | править код]

Угольная кислота всегда присутствует в водных растворах углекислого газа (см. «Газированная вода»).

В биохимии используется свойство равновесной системы изменять давление газа пропорционально изменению содержания ионов оксония (кислотности) при постоянной температуре. Это позволяет регистрировать в реальном времени ход ферментативных реакций, протекающих с изменением pH раствора.
Также применяется для производства хладагента, солнечных генераторов и морозильников.

Органические производные[править | править код]

Угольную кислоту формально можно рассматривать как карбоновую кислоту с гидроксильной группой вместо углеводородного остатка. В этом качестве она может образовывать все производные, характерные для карбоновых кислот[3].

Некоторые представители подобных соединений перечислены в таблице.

Класс соединений Пример соединения
Сложные эфиры поликарбонаты
Хлорангидриды фосген
Амиды мочевина
Нитрилы циановая кислота
Ангидриды пироугольная кислота

Примечания[править | править код]

  1. ↑ 1 2 3 В водном растворе бо́льшая часть угольной кислоты обратимо переходит в гидрат диоксида углерода по реакции H2CO3 ⇄ CO2·H2O
  2. ↑ International first: Gas-phase carbonic acid isolated
  3. ↑ Нейланд О. Я. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — С. 640—652. — 751 с. — ISBN 5-06-001471-1.

Литература[править | править код]

  • Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2.
  • Лидин Р.А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
Источник
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические
    43,651
  • гуманитарные
    33,653
  • юридические
    17,917
  • школьный раздел
    611,896
  • разное
    16,900

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Источник

Поиск химических веществ по названиям или формулам.

Справочник содержит названия веществ и описания химических формул (в т.ч. структурные формулы и скелетные формулы).

Введите часть названия или формулу для поиска:

Языки:

По умолчанию |

Все возможные |

Из списка

|
Применить к найденному

Угольная кислота

Брутто-формула:
CH2O3

CAS# 463-79-6

Категории:
Неорганические кислоты

PubChem CID: 767

Названия

Русский:

Угольная кислота

English:

Aerial acid
Carbon dioxide solution
Carbonic acid
Dihydrogen carbonate
Hydroxymethanoic acid
acid of air

Варианты формулы:

H2CO3

HO/C`|O|O/H

OC(OH)2

HO|O`|/OH

H(+)2C(+4)O(-2)3

Вещества, имеющие отношение…

Ангидрид:
Углекислый газ

Анион:
Карбонаты; Гидрокарбонат

Сложные эфиры:
диметилкарбонат; Угольной кислоты монометиловый эфир, натриевая соль; Угольной кислоты монометиловый эфир, рубидиевая соль

Химический состав

Реакции, в которых участвует Угольная кислота

  • {M}(OH)2 + H2{X} = {M}{X} + 2H2O
    , где M =
    Mg Ca Ba Sr Cu Zn; X =
    SO4 SO3 CO3

  • H2CO3 + Na2WO4 -> H2WO4 + Na2CO3

  • Sb2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O -> Sb2O3 + 3Na2SO4 + 3H2CO3

Источник

Добавить комментарий