Хлороводород и сероводород

В теме 2.1 мы составляли формулы летучих водородных соединений неметаллов, а в теме 2.3 узнали, что их кислотные свойства растут слева направо по периоду и сверху вниз по группе. Теперь познакомимся с тремя самыми важными из них. Хлороводород и сероводород в воде образуют кислоты, а аммиак, как мы увидим в следующем уроке, — наоборот, щелочной раствор.

Хлороводород

Хлороводород \(\ce{HCl}\) — бесцветный газ с резким запахом, немного тяжелее воздуха. Во влажном воздухе он «дымит»: притягивает водяной пар и образует туман из мельчайших капелек кислоты. Хлороводород поразительно хорошо растворяется в воде: в одном объёме воды при обычных условиях растворяется около 500 объёмов этого газа. Если перевернуть колбу с хлороводородом отверстием вниз в воду, вода с силой втягивается внутрь и бьёт фонтаном.

В лаборатории хлороводород получают действием концентрированной серной кислоты на твёрдую поваренную соль, а в промышленности — сжиганием водорода в хлоре:

\[ \ce{NaCl + H2SO4 ->[t^\circ] NaHSO4 + HCl ^}, \qquad \ce{H2 + Cl2 -> 2HCl} \]

Соляная кислота

Раствор хлороводорода в воде называют соляной кислотой. Концентрированная соляная кислота содержит около 37 % хлороводорода и дымит на воздухе. Это сильная кислота, и она проявляет все общие свойства кислот (тема 4.8): окрашивает лакмус в красный цвет, реагирует с металлами до водорода, с основными оксидами, основаниями и солями более слабых кислот.

\[ \ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^}, \qquad \ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}, \qquad \ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^} \]

Соляная кислота есть и в нашем организме: желудочный сок содержит её в концентрации около 0,5 %. Кислота помогает переваривать белки и убивает попавших с пищей бактерий.

Качественная реакция на хлорид-ион

Как узнать, что в растворе есть соляная кислота или её соль? Для этого служит качественная реакция на хлорид-ион — реакция с нитратом серебра. Хлорид-ионы образуют с ионами серебра белый творожистый осадок хлорида серебра, который не растворяется в азотной кислоте:

\[ \ce{HCl + AgNO3 -> AgCl v + HNO3}, \qquad \ce{NaCl + AgNO3 -> AgCl v + NaNO3} \]

Суть обеих реакций одна: \(\ce{Ag+ + Cl- -> AgCl v}\) (об ионных уравнениях — тема 5.5). Бромиды с нитратом серебра дают бледно-жёлтый осадок, а иодиды — жёлтый.

Сероводород

Сероводород \(\ce{H2S}\) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, очень ядовитый. Опасен он ещё и тем, что быстро притупляет обоняние, и человек перестаёт чувствовать запах. Сероводород образуется при гниении белков, выделяется из вулканов и содержится в некоторых минеральных источниках; на сероводородных водах Мацесты в Сочи лечат болезни кожи и суставов. В воде сероводород растворяется, образуя слабую сероводородную кислоту.

Сера в сероводороде имеет низшую степень окисления −2, поэтому сероводород — сильный восстановитель. Он горит: при избытке кислорода образуется сернистый газ, при недостатке — сера. Как кислота он реагирует со щелочами:

\[ \ce{2H2S + 3O2 -> 2SO2 + 2H2O}, \qquad \ce{2H2S + O2 -> 2S + 2H2O}, \qquad \ce{H2S + 2NaOH -> Na2S + 2H2O} \]

Получение сероводорода

Для получения сероводорода в лаборатории на сульфид железа(II) действуют соляной кислотой. Можно получить его и прямым соединением водорода с серой при нагревании:

\[ \ce{FeS + 2HCl -> FeCl2 + H2S ^}, \qquad \ce{H2 + S ->[t^\circ] H2S} \]

Качественная реакция на сульфид-ион

Сульфиды многих металлов окрашены в чёрный цвет и нерастворимы. На этом основана качественная реакция на сульфид-ион: с растворимыми солями свинца или меди(II) сероводород и сульфиды дают чёрный осадок. Сульфид меди(II) настолько плохо растворим, что выпадает даже в кислом растворе, поэтому слабая сероводородная кислота здесь «вытесняет» сильную серную:

\[ \ce{Na2S + Pb(NO3)2 -> PbS v + 2NaNO3}, \qquad \ce{H2S + CuSO4 -> CuS v + H2SO4} \]