Вопрос 28. Химические свойства металлов: взаимодействие с водой и кислотами.

Взаимодействие с водой. Окислителен в воле формально является ион водо­рода. Поэтому принципиально окисляться водой могут те металлы, стандарт­ные электродные потенциалы которых ниже потенциала ионов водорода в воде. (Акт, Ср.Акт.( Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn. Sn, Cd, Pb)-реагируют, Мал.Акт. – не реагируют)

Са 4- 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂

Взаимодействие металлов с хлороводородной (соляной] кислотой. Окислите­лей в соляной кислоте, так же как и в воде, является ион водорода. Стандарт­ный электродный потенциал водородного электрода приравнен к нулю. Поэтому принципиально все активные металлы и металлы сродной активности должны реагировать с кислотой. . (Акт, Ср.Акт.- реагируют, Мал. Акт. – не реагируют)

Pb + 2HCl = PbCl₂ + H₂

Взаимодействие с разбавленной серной кислотой. Взаимодействие металлов с разбавленной серной кислотой осуществляется так же, как и с соляной кислотой: . (Акт, Ср.Акт.- реагируют, Мал. Акт. – не реагируют)

Zn + H₂S0₄= ZnS0₄ + H₂

Взаимодействие с концентрированной серной кислотой. В концентрирован­ной серной кислоте в роли окислителя формально выступает сера в степени оки­сления +6, входящая в состав сульфат-иона SO4. Поэтому концентрированной кислотой окисляются все металлы, стандартный электродный потенциал кото­рых меньше, чем электродный потенциал окислителя. Максимальное значение электродного потенциала в электродных процессах с участием сульфат-иона в качестве окислителя равно 0,36 В. Поэтому с концентрированной серной кисло­той реагируют и некоторые малоактивные металлы: . (реагируют: Акт. (H₂ S), Ср.Акт.( S) , Мал. Акт.( Cu, Hg) –( SO₂ ); не реагируют – (Ag, Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt)).

Sn + 4 H₂SO_{4 (конц)} = Sn(SO₄)₂ + 2 SO₂ + 2 H₂0

Zn + 2H₂SO₄ = ZnS0₄+SO₂+2H₂O;

3Zn + 4H₂S0₄ = 3ZnS0₄ + S + 4H₂O;

4Zn + 5H₂S0₄ = 4ZnS0₄ + H₂S + 4H₂0.

Взаимодействие с разбавленной азотной кислотой. В азотной кислоте в ка­честве окислителя формально выступает азот в степени окисления +5. Макси­мальное значение электродного потенциала для нитрат-иона разбавленной ки­слоты как окислителя равно 0,96 В, Большее значение потенциала отражает то, что азотная кислота— более сильный окислитель, чем серная. Действительно, она окисляет даже серебро. Восстанавливается кислота тем глубже, чем актив­нее металл и чем более разбавлена кислота:

(реагируют: Акт. (NH₄NO₃), Ср.Акт.( N₂ , N₂O) , Мал. Акт.( Cu, Hg,Ag) –( NO ); не реагируют – (Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt)).

Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой. Концентрирован­ная азотная кислота, в отличие от разбавленной, обычно восстанавливается до диоксида азота: (реагируют: Акт, Ср.Акт.( NO₂) , Мал. Акт.( Cu, Hg,Ag) –( NO₂ ); не реагируют – (Ag, Ru, Os, Rh, Ir, Pt)).

Sn + 4HNO₃(Koн) =H₂SnO₃ +4N0₂ + H₂O.

Взаимодействие с «царской водкой». Окислительная способность азотной ки­слоты усиливается добавлением к ней фтороводородной или хлороводородной кислоты. В последнем случае образующаяся смесь называется царской водкой3'. Эти смеси растворяют самые малоактивные металлы, чему способствует обра­зование промежуточных реакционноспособных частиц и в качестве продуктов — комплексных соединений. При действии царской водки растворяются золото и платина, хотя Ru, Os, Rh и Ir не растворяются:

Au + HN0₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + NO + 2H₂0