И растворами щелочей

Взаимодействие металлов с кислотами, водой

При взаимодействии металлов с агрессивными средами металл выступает в качестве восстановителя. Химическую активность (восстановительную способность) металла характеризует величина электродного потенциала.

Стандартным электродным потенциалом называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственной соли с концентрацией =1 моль/л, измеренный по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого при 25 ⁰С условно принимается равным нулю.

Чем меньше значение , тем большими восстановительными свойствами обладает данный металл.

Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных электродных потенциалов, получаем ряд стандартных окислительно-восстановительных потенциалов металлов (табл. П.6). В этом ряду все металлы условно делят на активные, средней активности и малоактивные:

Li Rb K Cs Ba Sr Na Mg Be Al Mn Cr Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb H₂ Bi Cu Hg Ag Pt Au

Активные металлы Средней активности Малоактивные

В роли окислителя в растворах кислот, щелочей и в воде выступает среда (потенциалы в табл. П.8). Реакции возможны, если потенциал окислителя больше потенциала восстановителя.

В нейтральной и щелочной среде в роли окислителя выступаетН₂О:

2Н₂О + 2 ē = Н₂ + 2ОН ^—

В растворах разбавленных кислот (HCl, H₂SO₄) - окислитель Н⁺:

2Н ⁺ + 2 ē = Н₂

В присутствии кислорода процесс восстановления протекает с участием кислорода, так как он обладает бóльшими окислительными свойствами, чемН₂О и Н⁺: O₂ + 4 ē + 4Н ⁺ = 2Н₂О (в кислой среде);

О₂ + 4 ē + 2Н₂О = 4ОН ^— (в щелочной и нейтральной средах).

В H₂SO₄ (конц.) и HNO₃ (разб.), HNO₃ (конц.) окислителем являются анионы кислот. Степень восстановления анионов определяется активностью металла:

H₂SO₄ (конц.) + Me (активные) ® сульфат Ме + H₂S + Н₂О

H₂SO₄ (конц.) + Me (средней активности) ® сульфат Ме +S + Н₂О

H₂SO₄ (конц.) + Me (малоактивные) ® сульфат Ме + SO₂+ Н₂О

HNO₃ (разб.) + Me (активные) ® нитрат Ме + NH₄NO₃ + Н₂О

HNO₃ (разб.) + Me (средней активности) ® нитрат Ме +N₂, N₂O + Н₂О

HNO₃ (разб.) + Me (малоактивные) ® нитрат Ме + NO + Н₂О

HNO₃ (конц.) + Me (независимо от активности) ® нитрат Ме + NO₂ + Н₂О

Внимание! Три распространенных металла – Al, Cr, Fe – на холоде не растворяются в H₂SO₄(конц.) и HNO₃(конц.). В этих кислотах они пассивируются, т. е. покрываются тонкой прочной пленкой, предохраняющей их от разрушения. Реакции протекают только при повышенной температуре.

Задание к подразделу 4.2

Используя потенциалы (табл. П.6, П.7, П.8), допишите уравнения реакций (по две для каждого варианта), составив к ним электронно-ионные схемы. Для реакций металлов с H₂SO₄ (конц.) и HNO₃ значение потенциала окислителя более 1 В. Оцените практическую устойчивость металлов в данной среде.

281. а) Pb + KOH+ H2O + O2 б) Cu + H2SO4 (конц.)	291. а)Al + HNO3 (разб.) б) Cr + NaOH + О2
282. а)Al + H2O + O2 б) Mg + HNO3 (разб.)	292. а)Al + NaOH + H2O б) Cu + HNO3 (разб.)
283. а)Al + HNO3 (конц.) б) Sn + NaOH + O2 + H2O	293. а)Al + H2SO4 (конц.) б) Sn + H2O + O2
284. а)Al + NaOH + H2O + O2 б) Zn + H2SO4 (конц.)	294. а)Cr + NaOH + H2O б) Be + HNO3 (разб.)
285. а)Al+HNO3 (конц.) б) Zn + NaOH + H2O + O2	295. а)Fe + H2SO4 (конц.) Fe^3+ б) Al + H2O
286. а)Mg + H2O б) Zn + H2SO4 (разб.) + O2	296. а)Zn + HNO3 (конц.) б) Al + KOH+ H2O
287. а)Fe + HNO3 (разб.) б) Zn + H2O + O2	297. а)Zn + H2SO4 (конц.) б) Co + NaOH+ H2O + O2
288. а)HNO3(разб.)+ Fe Fe^3+ б) Zn + NaOH + H2O	298. а) Fe + HNO3(конц.) Fe^3+ б) Al + H2O + O2
289. а)Zn + H2O + O2 б) Cu + H2SO4 (конц.)	299. а)Zn + NaOH + H2O б) Cu + HNO3 (конц.)
290. а)Zn + NaOH + H2O + O2 б) Cd + HNO3 (разб.)	310. а)Zn + HNO3 (разб.) б) Cu + NaOH+ H2O + O2

Дата добавления: 2014-12-08