Реакции с металлами

Реакции с металлами
1)Взаимодействие кислот с металлами

2Li + 2HCL = 2LiCl + H2↑ 2K + 2HI = 2NaI+ H2↑
2Na + 2HBr = 2NaBr + H2↑ Be + H2SO4 = BeSO4 + H2↑
Mg + H2SO4(разб) = MgSO4 + H2↑
4Mg +5H2SO4(конц) = MgSO4 + H2S↑ + 4H2O
Ca + HCL = CaCl2 + H2↑
Cr + 2HCl = CrCl2+ H2↑ Fe + H2SO4 (20-30%)= FeSO4 + H2↑
Cr + H2SO4= CrSO4+ H2↑ Fe + 2HCl (разб) = FeCl2+ H2↑
Cr + Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, но реагирует при нагревании.
Железо реагирует с разбавленными растворами соляной и серной кислот, образуя соли железа (II)

2Fe + 6H2SO4 (конц)= Fe2(SO4)3+ 3SO2+ 6H2O,
Fe + 6HNO3(конц)= Fe(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O.

Ряд активности металлов.
Металлы, которые вытесняют водород из кислот
Металлы, которые не вытесняют водород из кислот
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb (H)
¬самые активные металлы
Cu Hg Ag Pt Au
самые неактивные металлы ®
Во-вторых, кислота должна быть достаточно сильной, чтобы реагировать даже с металлом из левой части табл. 8-3. Под силой кислоты понимают ее способность отдавать ионы водорода H+.
Например, кислоты растений (яблочная, лимонная, щавелевая и т.д.) являются слабыми кислотами и очень медленно реагируют с такими металлами как цинк, хром, железо, никель, олово, свинец (хотя с основаниями и оксидами металлов они способны реагировать).
С другой стороны, такие сильные кислоты как серная или соляная (хлороводородная) способны реагировать со всеми металлами из левой части.
В связи с этим существует еще одна классификация кислот – по силе. В таблице в каждой из колонок сила кислот уменьшается сверху вниз.
Таблица 8-4. Классификация кислот на сильные и слабые кислоты.
Сильные кислоты
Слабые кислоты
HI иодоводородная
HBr бромоводородная
HCl хлороводородная
H2SO4 серная
HNO3 азотная
HF фтороводородная
H3PO4 фосфорная
H2SO3 сернистая
H2S сероводородная
H2CO3 угольная
H2SiO3 кремниевая

концентрация кислоты HNO3
68% 50% 40% 30% 20% 10%
NO2 NO N2O N2 NH4+
-------------------------------------------→
активность воcстановителя
Следует помнить, что в реакциях кислот с металлами есть одно важное исключение. При взаимодействии металлов с азотной кислотой водород не выделяется. Это связано с тем, что азотная кислота содержит в своей молекуле сильный окислитель – азот в степени окисления +5. Поэтому с металлами в первую очередь реагирует более активный окислитель N+5, а не H+, как в других кислотах. Выделяющийся все же в каком-то количестве водород немедленно окисляется и не выделяется в виде газа. Это же наблюдается и для реакций концентрированной серной кислоты, в молекуле которой сера S+6 также выступает в роли главного окислителя. Состав продуктов в этих окислительно-восстановительных реакциях зависит от многих факторов: активности металла, концентрации кислоты, температуры. Например:
Концентрированная HNO3 – восстанавливается до NO2
разбавленная HNO3 – восстанавливается до NO
или при действии активных металлов (Fe, Zn, Mg, Ca) до N2O
если HNO3 сильно разбавлена — NH3 - NH4NO3
Cu + 4 HNO3(конц.) =Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
3 Cu + 8HNO3(разб.) = 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
4Сa +10 HNO3 (разб) = 4Сa(NO3)2 + N2O + 5H2O
Mg + 4HNO3 (конц) = Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Pb + 4HNO3 (конц) = Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
4Zn + 10HNO3 ( оч.разб) =4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Zn0 - 2e- = Zn 2+
N+5 + 8e- = N-3
Fe с разбавленной азотной кислотой образует нитрат железа (III) и продукт восстановления азотной кислоты, состав которого зависит от концентрации кислоты, например:
Fe + 4HNO3= Fe(NO3)3+ NO + 2H2O.
При обычных условиях концентрированные (до 70мас.%) серная и азотная кислоты пассивируют железо. При нагревании возможно взаимодействие с образованием солей железа (III):
8K + 5 H2SO4(конц.) = 4 K2SO4 + H2S + 4 H2O
3 Zn + 4 H2SO4(конц.) = 3 ZnSO4 + S + 4 H2O
Есть металлы, которые реагируют с разбавленными кислотами, но не реагирует с концентрированными (т. е. безводными) кислотами – серной кислотой и азотной кислотой.
Эти металлы – Al, Fe, Cr, Ni и некоторые другие – при контакте с безводными кислотами сразу же покрываются продуктами окисления (пассивируются). Продукты окисления, образующие прочные пленки, могут растворяться в водных растворах кислот, но нерастворимы в кислотах концентрированных.
Это обстоятельство используют в промышленности. Например, концентрированную серную кислоту хранят и перевозят в железных бочках.

Видео Реакции с металлами канала ХИМИЯ ЕГЭ