ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Восстановительная способность металлов проявляется при взаимодействии с различными веществами (кислотами

Восстановительная способность металлов проявляется при взаимодействии с различными веществами (кислотами, щелочами водой и др.).

Концентрированная соляная кислота, разбавленные растворы серной и соляной кислот взаимодействуют только с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, вытесняя его из разбавленных растворов этих кислот. Металлы d-семейства, имеющие две степени окисления, при действии разбавленных серной H₂SO₄ и соляной НСl кислот образуют соли с низшей степенью окисления металла

Zn +HCI_разб = ZnCI₂+H₂

Fe + H₂SO_4разб = FeSO₄ + H₂

Концентрированная серная кислота окисляет почти все металлы, за исключением благородных. Металлы средней и малой активности, включая серебро, окисляются ею лишь при нагревании, образуя соли с высшей степенью окисления металла. В концентрированной серной кислоте окислителем является сульфат-ион SO₄^2- . В зависимости от активности металла и условий (температуры, концентрации кислоты) могут образовываться следующие продукты: H₂S (с активными металлами), S (с металлами средней активности), SО₂ (с малоактивными металлами). Например:

Мg + Н₂SO_4конц. MgSO₄ + H₂S + Н₂О

Сu + 2Н₂SO_4конц. СuSO₄ +SO₂ + 2H₂O

Цинк может восстанавливать концентрированную кислоту до SO₂, S, H₂S (одновременно).

Zn+ 2Н₂SO_4конц. ZnSO₄ +SO₂ + 2H₂O

3Zn+ 4Н₂SO_4конц. 3ZnSO₄ +S + 4H₂O

4Zn+ 5Н₂SO_4конц. 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

Азотная кислота является более сильным окислителем. Особенностью ее взаимодействия с металлами является то, что металлы не вытесняют водород даже из ее разбавленных кислот, в этом случае происходит восстановление азотной кислоты. Продуктами восстановления могут быть NO₂, NO, N₂O, N₂ и NH₄⁺, причем доля продуктов с низкими степенями окисления азота возрастает по мере разбавления кислоты; на состав продуктов также влияет активность металла. Например:

4Mg + 10HNO_{3 раз.} = 4Mg( NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

5Mg + 12 HNO_3раз. = 5 Mg(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

4Mg + 10 HNO_3разб. = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

3Cu + 8HNO_3раз. = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Если металлы p- и d- семейства имеют две степени окисления, то при действии разбавленной азотной кислоты они образуют, главным образом, соли с высшей степенью окисления.

Fe + 4HNO_3раз. = Fe( NO₃)₃ + NO + 2 H₂O

Концентрированная азотная кислота, взаимодействуя с металлами, восстанавливается преимущественно до NO₂

Mg + 4 HNO_{3 конц}= Mg ( NO₃)₂ + 2NO₂ + 2 H₂O

Cu + 4 HNO_{3 конц}= Cu( NO₃)₂ + 2NO₂ + 2 H₂O

При действии концентрированной азотной или серной кислот на поверхности некоторых металлах образуется плотная оксидная пленка, устойчивая к действию окислителей и предохраняющая металлы от дальнейшего разрушения. Это явление называется пассивацией. Например, концентрированная серная кислота пассивирует Fe, Be, Co, Bi, Nb, а концентрированная азотная – Al,Cr, Fe, Nb, Be, Co и другие.

2Al + 6 HNO_3конц=Al₂O₃ + 6NO₂ + 3H₂O

2Fe + 3 H₂SO_4конц=Fe₂O₃ + 3SO₂ + 3H₂O

При нагревании концентрированные кислоты окисляют эти металлы:

2Fe + 6H₂SO_4конц=Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 2H₂O

Смесь концентрированной азотной и концентрированной соляной кислот (“царская водка”) окисляет самые благородные металлы – золото и платину.

Au + HNO_3конц + HCl _конц = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

Взаимодействуя с водой, некоторые металлы (Be, Al, Zn, Sn, Pb и др.) образуют гидрооксиды, обладающие амфотерными свойствами. Взаимодействие протекает по схеме:

Ме + 2H₂O Ме(ОН)₂ + Н₂

Полученные гидрооксиды способны растворяться в щелочах и кислотах. Амфотерные свойства гидрооксидов указанных металлов объясняются тем, что в водных растворах они способны диссоциировать как по типу кислоты (I), так и по типу основания (II).

2Н⁺ + ZnO^2- H₂ZnO₂ Zn(OH)₂ Zn²⁺ + 2OH^-

I II

При взаимодействии указанных металлов или их гидрооксидов с растворами щелочей образуются комплексные соединения (гидрооксосоли), в которых лигандами являются ионы гидроксила.

Ве+2H₂O+2NaOH= Na₂[Be(OH)₄] + H₂

тетрагидрооксоберилат натрия

2 Al +6H₂O+2NaOH= 2Na [Al(OH)₄] + 3H₂

тетрагидрооксоалюминат натрия

2Cr +6H₂O+6NaOH= 2Na₃[Cr(OH)₆] + 3H₂

тетрагидрооксохромат натрия

При сплавлении амфотерных металлов со щелочами образуются соли слабых кислот.

Ве+2NaOH Na₂BeO₂ + H₂

берилат натрия

Zn(OH)₂ + 2NaOH Na₂ZnO₂ + H₂О

цинкат натрия

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 220; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!