В природе существует множество металлов, обладающих различными характеристиками. Металлы отличить от неметаллов можно с помощью периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева. В таблице есть диагональ «бор В – кремний Si – мышьяк As – теллур Те – астат At», отделяющая металлы от неметаллов. Элементы, находящиеся над диагональю – неметаллы, а под диагональю – металлы. На таблице синим цветом обозначены металлы, а красным – неметаллы.
Многие металлы реагируют с различными кислотами. Кислоты – это сложные вещества, которые состоят из катиона водорода и кислотного остатка. Например, к этому классу неорганических соединений относятся серная Н2SO4, соляная HCl, фосфорная Н3РО4 кислоты. Разные металлы ведут себя с кислотами неодинаково.
Реакции металлов с разбавленными кислотами (кроме азотной кислоты HNO3)
Металлы, стоящие левее водорода в электрохимическом ряду напряжений, способны вытеснить водород из всех разбавленных кислот, кроме азотной.
Данные взаимодействия можно выразить схемой:
металл + разбавленная кислота → соль + водород
Например, возможна следующая реакция:
6Na + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2↑
Реакции металлов с кислотами-окислителями
К группе кислот-окислителей можно отнести три вещества:
- HNO3(разб);
- HNO3(конц);
- H2SO4(конц).
В данных взаимодействиях не выделяется водород Н2. Также в продуктах реакции всегда присутствует три вещества.
1. Реакции с разбавленной азотной кислотой
Водород из разбавленной азотной кислоты не вытесняют только платина Pt, палладий Pd и золото Au. Реакцию можно выразить в виде схем:
- Ме + HNO3(разб) → МеNO3 + NO + H2O
- Ме + HNO3(разб) → МеNO3 + N2O + H2O
- Ме + HNO3(разб) → МеNO3 + N2 + H2O
- Ме + HNO3(разб) → МеNO3 + NH4NO3 + H2O
Чтобы определить, по какой из схем идет реакция, необходимо оценить силу металла и степень разбавленности кислоты.
Массовая доля азотной кислоты | Металлы, стоящие до Al | Металлы, стоящие от Mn до Pb | Металлы, стоящие после Н |
10-40 % | N2 | N2O | NO |
Меньше 10 % | NH4NO3 | N2 | - |
Например, металл цинк вытесняет водород из разбавленной азотной кислоты:
4Zn + 10HNO3(разб) → 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O
2. Реакции с концентрированной азотной кислотой
Концентрированная азотная кислота реагирует со всеми металлами, кроме платины Pt, палладия Pd и золота Au. Но холодная кислота пассивирует железо Fe, хром Cr и алюминий Al и они не вытесняют водород. Для проведения реакции с данными металлами смесь необходимо нагреть.
Данная реакция подчиняется схеме:
Ме + HNO3(конц) → МеNO3 + NO2 + H2O
Например:
- Сu+4HNO3(конц)→Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3. Реакции с концентрированной серной кислотой
Концентрированная серная реагирует с металлами так же как концентрированная азотная кислота. Для данных реакций характерно несколько схем:
- Ме + Н2SO4(конц) → МеSO4 + SO2 + H2O
- Ме + Н2SO4(конц) → МеSO4 + S + H2O
- Ме + Н2SO4(конц) → МеSO4 + H2S + H2O
Чтобы определить, по какой из схем идет реакция, необходимо найти металл в электрохимическом ряду напряжений.
Концентрированная серная кислота | Металлы, стоящие до Al | Металлы, стоящие от Mn до Pb | Металлы, стоящие после Н |
| H2S | S | SO2 |
Например:
- Cu + 2Н2SO4(конц) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Таким образом, металлы, в зависимости от положения в ряду активности, неодинаково реагируют с различными кислотами.
Как вы считаете, материал был полезен?