Особенности взаимодействия металлов с кислотами и щелочами

Характерное химическое свойство всех металлов – их восстановительная активность, т.е. способность атомов отдавать электроны, превращаться в положительные ионы. Активность металлов согласуется с их положением в электрохимическом ряду напряжений, т.е. в ряду стандартных электродных потенциалов (см. Приложение 9 – «Электрохимический ряд напряжений металлов»).

1.В разбавленных растворах кислот окислителем является Н⁺ (кроме растворов азотной кислоты)

2. При взаимодействии металлов с кислотами - окислителями нужно учитывать активность металла и влияние температуры – чем активнее металл и выше температура процесса, тем глубже идет восстановление окислителя.

Рис. 12. Окислительная активность концентрированного раствора H₂SO₄

2Fe + 6H₂SO₄ ^t Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂­ + 6H₂O

восстановитель Fe⁰ – 3e ® Fe⁺³ 2 процесс окисления

окислитель S⁺⁶ +2e ® S⁺⁴ 3 процесс восстановления

3. Некоторые металлы (Fe, Co, Ni, Mn, Cr, Al) на холоду пассивируются концентрированными кислотами - азотной, серной:

Fe+ H₂SO₄(конц) ^холод Fe₂O₃ + SO₂­ + 3H₂O

4. Особенности взимодействия азотной кислоты:

В концентрированных и разбавленных растворах окислителем является азот (N⁺⁵)

При взаимодействии концентрированной азотной кислоты с металлами, как правило, образуется диоксид азота (N⁺⁴O₂)

Чем разбавленнее кислота и чем активнее металл, тем глубже идет восстановление N⁺⁵ (рис. 13). Варьируя концентрацию азотной кислоты и активность металла, можно получить соответствующие оксиды, свободный азот или соль аммония:

 

Рис.13. Окислительная активность раствора HNO₃

5Zn + 12HNO₃(очень разб) ® 5Zn(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

Zn - 2e ® Zn⁺² 10 5

2N⁺⁵ + 10e ® N₂ 2 1

5. В щелочах растворяются только амфотерные металлы, вытесняя водород и образуя анионы соответствующих кислот (цинкаты, алюминаты, плюмбиты и т. п.):

Zn⁰ + 2NaOH⁺¹® Na₂Zn⁺²O₂ +H₂⁰ или Zn⁰+ 2NaOH⁺¹® Na₂[Zn⁺²(OH)₄] +Н₂⁰

^{в расплаве в растворе}

Zn –2e ® Zn⁺² 2 1

2H⁺ +2e® H₂ 2 1

Zn⁺²®ZnO®Zn(OH)₂

^{амфотерный} H₂ZnO₂ ^NaOH Na₂ZnO₂

Рекомендуемая литература: [1], с.259-267;[2], с.251-278.

 

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 10

Тема : «Окислительно-востановительные реакции»

 

1. Подберите коэффициенты электронным методом, указать окислитель и восстановитель.

2. Определить конечные продукты реакции, уравнять методом электронного баланса.

Варианты заданий.

№ вар-та	Уравнения реакций
1.	1. СrCl3 + Br2+KOH (среда) ® K2CrO4 + KBr + H2O 2. KMnO4 + K2SO3+ H2SO4 (среда)®
2.	1. KJ + KJO3+ H2SO4(среда) ® J2+ K2SO4+H2O 2. KMnO4 + K2SO3 + H2O (среда)®
3.	1. MnO2 + KBr + H2SO4(среда) ®MnSO4 + Br2+ K2SO4 + H2O 2. KMnO4+ K2SO3+ KOH(среда) ®
4.	1. FeSO4 + HJO3+ H2SO4 (среда) ® Fe2(SO4)3+J2+ H2O 2. Cu+ H2SO4конц ®
5.	1. Cr2O3 + KNO3 + KOH (среда) ® K2CrO4 + KNO2 + H2O 2. Mg + HNO3p-р ®
6.	1. K2Cr2O7 + SO2 + H2SO4 (среда)® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2. Mg + H2SO4конц ®
7.	1. Fe2O3 + KNO3 + KOH (среда) ® K2FeO4 + KNO2 + H2O 2. K2MnO4 + Cl2 ®
8.	Pb + HNO3 pазб. ® S¯+ Pb(NO3)2 + NO + H2O 2. Zn + HNO3pазб. ®
9.	1. KNO3 + KJ + H2SO4 (среда) ® NO + J2+ K2SO4 + H2O 2. H2S + HNO3 ®
10.	1. J2 + Cl2 + H2O (среда)® HJO3 + HCl 2. NH3 + SO2 ®
11.	1. Zn + KJO3 + H2SO4 (среда) ® ZnSO4 + J2 + K2SO4 + H2O 2. Al + KOH + H2O ®
12.	1. As2O3 +J2 + H2O (среда) ® As2O5 + HJ 2. H2SO3 + HJ ®
13.	1. Cr2O3 + KClO3 + KOH (среда) ® K2CrO4 + KCl + H2O 2. Br2 + H2SO3 ®
14.	1. Na2CrO4 + NaJ+ H2SO4 (среда) ® Cr2(SO4)3 +J2+ Na2SO4 + H2O 2. K2CrO4 + HCl ®
15.	1. K2CrO4 + Na2SO3 + H2SO4 (среда) ® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2. KJ +NaNO2 + H2SO4 (среда) ®
16.	1. NaBrO3 + F2 +NaOH (среда) ® NaBrO4+ NaF +H2O 2. KI + NaNO2 + H2SO4 (среда) ®
17.	1. KMnO4 + K2S + H2O(среда) ® MnO2 +S + KOH 2. P + HNO3(конц.) ®
18.	1. Zn + HNO3 ® Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 2.Cr + H2SO4 (конц.) хол
19.	1. KMnO4 + HNO2 ® Mn(NO3)2 + KNO3 + H2O 2. Al + H2SO4 (конц) хол
20.	1. K2CrO4 + NaNO2 + H2SO4 (среда)® Cr2(SO4)3 + NaNO3 +K2SO4 + H2O 2.HBr + H2SO4(конц.) ®
21.	1. As2O3 +J2 + H2O (среда) ® As2O5+ HJ 2. Zn + HNO3 (очень pазб, t) ®
22.	1. H2O2 + KMnO4 +H2SO4 (среда) ® O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 2. H2SO3 + HJ ®
23.	1. K2S + NaNO3 ® K2SO4 + NaNO2 2. HClO4 + SO2 + H2O (среда) ®
24.	1. Cr2(SO4)3 +Cl2+ KOH (среда) ® K2CrO4 + KCl + K2SO4 + H2O 2. KCrO4 + HCl ®
25.	1. MnO2 + KBr + H2SO4 (среда) ® MnSO4 + Br2+ K2SO4 + H2O 2.Br2 + H2SO3 ®