Тема 9.2. Овр с участием металлов Задания 201 – 220 (таблица 22)

Пример 1.

Охарактеризуйте химические свойства металлов, составьте уравнения соответствующих реакций и уравняйте их, используя метод электронного баланса.

Решение.

1. Взаимодействие металлов с неметаллами.

Все металлы при тех или иных условиях взаимодействуют с неметаллами. Если металл проявляет переменную степень окисления, то активные неметаллы окисляют его до характерной степени окисления (а), а неактивные - до устойчивой, но ниже характерной (б):

а) 2Fe + 3F₂ → 2FeF₃ ; б) Fe + S → FeS.

2. Взаимодействие металлов с водой.

В воде растворяются щелочные, щелочноземельные металлы, таллий и лантан.

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

в-ль │ 2 │ Na⁰ - 1e^– → Na⁺¹ процесс окисления

о-ль │ 1 │ 2H⁺¹ + 2e^– → H ₂⁰ процесс восстановления.

3. Взаимодействие металлов со щелочными расплавами в присутствии следующих окислителей:

KNO₃→ NaNO₂; O₂→ 2O^-2; KClO₃ → KCl

Со щелочными расплавами окислителей реагируют металлы, которые в высших степенях окисления образуют амфотерные или кислотные оксиды.

Щелочные расплавы окислителей окисляют металлы до высшей степени окисления. При этом образуется соль анионного типа с высшей положительной степенью окисления металла, продукт восстановления окислителя и пары воды.

3. Взаимодействие металлов с растворами щелочей.

В реакцию с растворами щелочей вступают только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода (чтобы могли вытеснить водород из воды) и оксиды и гидроксиды которых амфотерны.

Процесс взаимодействия металлов с растворами щелочей протекает постадийно:

1. Снятие защитной оксидной пленки, которой покрыт металл:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

2. Металл, освобожденный от защитной оксидной пленки, взаимодействует с водой и образуется нерастворимый в воде гидроксид:

2Al⁰ + 6H_2­O = 2 Al(OH)₃↓ + 3H₂⁰↑

3. Растворение образовавшегося гидроксида:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Суммарно:

2 Al⁰ + 2NaOH +6H_2­O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂⁰↑

в-ль 2 Al⁰ – 3e^– = Al⁺³ процесс окисления

6

о-ль 3 2H⁺ + 2e^– = H₂⁰ процесс восстановления

Пример 2.

Охарактеризуйте взаимодействие металлов с кислотами-окислителями.

Решение.

В кислотах-окислителях окислителем является центральный элемент кислотного остатка, который, в зависимости от активности металла (а в случае азотной кислоты – концентрации ее раствора), восстановится до разных соединений.

1. Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой H₂SO_4конц.

Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой можно выразить схемой:

Концентрированная кислота окисляет металлы с переменной степенью окисления до характерной степени окисления (при нагревании). Например: _t

2Fe⁰ + 4H₂SO_4(конц) = Fe⁺³₂(SO₄)₃ + S⁰↓+ 4H₂O

Концентрированная серная кислота реагирует со всеми металлами, кроме благородных. Кроме того, она “на холоду” пассивирует многие металлы, например, хром, железо, алюминий, кобальт, молибден, никель, вольфрам. Эти металлы реагируют с указанной кислотой при нагревании.

2. Взаимодействие металлов с азотной кислотой HNO_{3 .}

Взаимодействие металлов с очень разбавленной азотной кислотой можно выразить схемой:

Концентрированная азотная кислота восстанавливается всеми металлами до NO₂. Она пассивирует те же металлы, что и концентрированная серная кислота.