Лабораторная работа №7 Химические свойства металлов

Цель работы: Изучить химические свойства металлов

Теоретическая часть:

Свободные металлы являются восстановителями. Их восстановительная способность меняется в широких пределах и служит мерой химической активности. За меру химической активности металла принимается его способность переходить в состояние положительно заряженного иона, теряя при этом электроны.

Русский ученый Н.Н.Бекетов расположил все металлы в порядке уменьшения их активности. Полученный ряд был назван «вытеснительным рядом», а теперь он известен как ряд активности металлов.

Li K Ba Ca Na Mg Be Al Zn Cr Fe Cd Bi Sn Pb H Cu Hg Ag

Металлы, расположенные в ряду активностей левее цинка, считаются активными металлами. Металлы, начиная с цинка, расположенные в ряду активностей до водорода, считаются металлами средней активности. Металлы стоящие после водорода, являются малоактивными.

Каждый металл вытесняет из растворов солей все металлы, которые следуют за ним в ряду активностей.

Взаимодействие металлов с водой, щелочами, кислотами.

Тем, что атомы свободных металлов легко отдают внешние электроны, объясняется такое свойство типичных металлов как способность реагировать с водой, щелочами, кислотами.

Взаимодействие металлов с водой.

Активные металлы разлагают воду с вытеснением водорода, при комнатной температуре:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂ 2Na⁰ – 2e  2 Na⁺

2H ⁺ + 2e  H₂

Менее активные металлы вступают в реакцию с водой при нагревании.

Взаимодействие металлов с щелочами

Со щелочами могут взаимодействовать металлы, имеющие амфотерные оксиды (Be,Zn. Al). В этом случае металлы образуют анионы своих кислот.

Be + 2KOH = K₂BeO₂ + H₂ Be ⁰ – 2e  Be²⁺

2H ⁺ + 2e  H₂

Взаимодействие металлов с кислотами

С кислотами металлы реагируют различно в зависимости от активности металла и окислительных свойств кислоты.

1. В реакции с галогеноводородными кислотами (HCl,HBr), а также с разбавленной серной кислотой могут вступать только металлы, стоящие в ряду активности до водорода. В этом случае окислителем являются ионы Н⁺, которые вытесняются из кислоты металлом:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ Fe ⁰ – 2e  Be²⁺

2H ⁺ + 2e  H₂

2. В концентрированном растворе H₂SO₄ окислителем выступают атомы серы со степенью окисления +6.

Металлы малой активности восстанавливают серную кислоту до диоксида серы SO₂, среднеактивные металлы – атомарной серы, а более активные до H₂S.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO ₂ + H₂ Cu ⁰ – 2e  Cu²⁺

S ⁺⁶ + 2e  S⁺⁴

Пассивацией металла называется его энергичное окисление концентрированной кислотой, в результате чего поверхность металла покрывается плотной пленкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления.

Концентрированная серная кислота пассивирует на холоде железо.

3. В растворе азотной кислоты любой концентрации окислителем являются атомы азота со степенью окисления +5. Продукты восстановления HNO₃ металлом зависят от концентрации кислоты и активности металла.

Таблица 1

Возможные продукты окисления

Концентрация HNO3	Активные металлы	Среднеактивные металлы	Малоактивные металлы
Концентрированная =1,45	NO	NO	NO2
Разбавленная =1,2	N2O	NO	NO
Очень разбавленная =1,0	NH4NO3	-	-

Концентрированная азотная кислота при обычной температуре пассивирует железо, алюминий, никель, хром, марганец.