Лабораторный практикум по общей и неорганической химии


СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ



жүктеу 0,82 Mb.
бет73/134
Дата13.02.2022
өлшемі0,82 Mb.
#35921
түріПрактикум
1   ...   69   70   71   72   73   74   75   76   ...   134
st pl kn

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ

Работа 19. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КИСЛОТАМИ, ЩЕЛОЧАМИ, ВОДОЙ


    1. Восстановительные свойства металлов

Металлы в химических реакциях являются восстановителями. Ме- рой восстановительных свойств металлов при стандартных условиях (Т= 298 К, [Men+] = 1 моль/л) являются их стандартные электродные по- тенциалы  (или Е). Металлы, расположенные по увеличению стан- дартного электродного потенциала, образуют электрохимический ряд активности металлов или ряд напряжений:


Ме:

Li

K

Ba

Ca

Na

Mg

Al

Ti

Mn

Zn

Меn+

Li+

K+

Ba2+

Ca2+

Na+

Mg2+

Al3+

Ti3+

Mn2+

Zn2+

, В

–3,04

–2,92

–2,91

–2,87

–2,71

–2,36

–1,66

–1,21

–1,18

–0,76



Cr

Fe

Cd

Ni

Sn

Pb

H2

Cu

Ag

Pt

Au

Cr3+

Fe2+

Cd2+

Ni2+

Sn2+

Pb2+

2H+

Cu2+

Ag+

Pt2+

Au3+

–0,71

–0,44

–0,40

–0,25

–0,14

–0,13

0,00

+0,34

+0,80

+1,20

+1,50

В ряду напряжений восстановительные свойства металлов умень- шаются, а окислительные свойства их катионов возрастают. Металлы от лития до алюминия принято считать сильными или активными восста- новителями, от титана до свинца – восстановителями средней активно- сти, а расположенные в ряду напряжений после водорода – слабыми или малоактивными восстановителями.
    1. Общие закономерности взаимодействия металлов с окислителями


Окислительно-восстановительные реакции с участием металлов проводятся при их получении и анализе, в производстве химических ре- активов, при изготовлении печатных плат и т.д. В качестве окислителей используются кислоты и соли других металлов. Такие реакции возмож- ны при условии, если значение  у окислителя (табл. 10), больше, чем у металла (восстановителя), т.е. когда выполняется условие:

о = оок – овос



На практике реакции идут в тех случаях, когда   0,3 В и когда продукты переходят в раствор, а не покрывают поверхность металла непроницаемой защитной пленкой.

Таблица 10



Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых полуреакций


№ п.п.

Полуреакция

, В

1

2H+ + 2е- = H2

0,00

2

H2O + 2е- = H2 + 2OH- ([OH-] = 1 M; [H+] = 10-14 M)

–0,83

3

H2O + 2е- = H2 + 2OH- ([OH-] = [H+] = 10-7 M)

–0,41

4

Zn – 2е- = Zn2+

–0,76

5

Zn –2е- + 4OH- = [Zn(OH)4]2-

–1,216

6

Zn – 2е- + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+

–1,04

7

Zn – 2е- + 2H2O = Zn(OH)2 + 2H+

–0,439

8

Cu – 2е- = Cu2+

+0,34

9

Cu – 2е- + S2- = CuS

–0,79

10

2Cu – 2е- + S2- = Cu2S

–0,95

11

Cu – 2е- + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+

–0,05

12

Cu – 2е- + 2OH- = Cu(OH)2

–0,224

13

Be – 2е- + 4OH- = [Be(OH)4]2-

–2,63

14

Al – 3е- + 4OH- = [Al(OH)4]-

–2,33

15

Cr – 3е- + 4OH- = [Cr(OH)4]-

–1,27

16

Ga – 3е- + 4OH- = [Ga(OH)4]-

–1,22

17

Sn – 2е- + 4OH- = [Sn(OH)4]2-

–0,91

18

W – 6е- + 8OH- = WO 2 + 4H2O

4


–1,05

19

Mo – 6е- + 8OH- = MoO 2 + 4H2O

4


–1,05

20

Sb – 3е- + 4OH- = SbO + 2H2O

2


–0,675

21

SO 2 + 8е- + 10H+ + = H2S + 4H2O

4


+0,303

22

SO 2 + 6е- + 8H+ = S + 4H2O

4


+0,36

23

SO 2 + 2е- + 4H+ = SO2 + 2H2O

4


+0,17

24

NO + 8е- + 10H+ = NH + 3H2O

3 4


+0,864

25

2NO + 10е- + 12H+ = N2 + 6H2O

3


+1,24

26

2NO +8е- 10H+ = N2O + 5H2O

3


+1,116

27

NO + 3е- + 4H+ = NO + 2H2O

3


+0,96

28

NO + е- + 2H+ = NO2 + H2O

3


+0,80

29

Au – 3е- = Au3+

+1,50

30

Pt - 2е- = Pt2+

+1,20

31

Au – 3е- + 4Cl- = AuCl

4


+1,00

32

Pt – 4е- + 6Cl- = PtCl 2

6


+0,68

При отклонении от стандартных условий окислительно- восстановительные потенциалы изменяются, поэтому можно осущест- вить реакции, невозможные при стандартных условиях. Например, сер- ная кислота, значения  которой равны нулю, 0,303, 0,36 и 0,17 В (табл. 10, строки 1, 21–23), при стандартных условиях окисляет только те металлы, которые в ряду напряжений расположены до водорода. Но концентрированная серная кислота при нагревании окисляет несколько металлов, стоящих после водорода – до серебра включительно.




3
Азотная кислота является сильным окислителем и может окислять все металлы, кроме золота и платины. Восстановление NO -иона при этом может происходить параллельно по нескольким полуреакциям

(табл. 10, строки 24–29), поэтому при взаимодействии металлов с HNO3

получаются смеси продуктов восстановления (NH4NO3, N2, N2O, NO, NO2 и др.). Среди них термодинамически наиболее вероятным продук- том является азот, но по кинетическим причинам, которые до конца не изучены, преобладают оксиды азота NO и NO2. Записывая уравнения реакций металлов с азотной кислотой, обычно указывают только один продукт восстановления, которого образуется больше всего.

При взаимодействии многих металлов с азотной и концентриро- ванной серной кислотами на поверхности металлов образуется плотная оксидная пленка, препятствующая дальнейшему окислению металла. Это явление называется пассивацией металла, оно используется для за- щиты металлов от коррозии.

На восстановительную способность металлов влияет присутствие веществ, образующих с окисленным металлом комплексные соединения или малорастворимые продукты. Например, из сравнения полуреакций 4 – 6 в таблице 10 видно, что восстановительная способность цинка в присутствии щелочей и аммиака выше, чем при их отсутствии.

    1. Взаимодействие металлов с соляной и разбавленной серной кислотами


При взаимодействии металлов с соляной и разбавленной серной кислотами окислителем является ион водорода Н+. Поэтому с ними взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. При этом образуется соль и выделяется водород, например:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Zn + H2SO4(разб) = ZnSO4 + H2

Металлы переменной валентности, проявляющие переменную сте- пень окисления, соляной и разбавленной серной кислотами окисляются, как правило, до низших степеней окисления, например:

Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2

Свинец практически не взаимодействует с соляной и разбавленной серной кислотами, так как на его поверхности образуется плотная не- растворимая пленка хлорида или сульфата свинца (II).

    1. Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой



4
В концентрированной серной кислоте окислителем являются суль- фат-ионы SO 2 , в которых сера находится в степени окисления +6. Окисляя металл, серная кислота восстанавливается до сероводорода, се- ры и оксида серы (IV). Соответствующие полуреакции приведены в таблице 10 (строки 21–23). Чем левее в ряду напряжений находится ме- талл, тем полнее восстанавливается серная кислота.

При взаимодействии с концентрированной серной кислотой актив- ных металлов образуются соль, вода и преимущественно сероводород:

8Na + 5H2SO4(конц.) = 4Na2SO4 + H2S + 4H2O

Малоактивные металлы восстанавливают концентрированную сер- ную кислоту преимущественно до SO2, например:

Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

а металлы средней активности – преимущественно до серы: 3Zn + 4H2SO4(конц.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O

Металлы переменной валентности концентрированной H2SO4

окисляются, как правило, до высшей степени окисления, например: 3Sn + 8H2SO4(конц.) = 3Sn(SO4)2 + 2S + 8H2O

Благородные металлы с концентрированной серной кислотой не

взаимодействуют ни при каких условиях. Некоторые металлы (Al, Fe,

Сr, Ni, Ti, V и др.) не взаимодействуют с концентрированной серной ки- слотой при обычных условиях (пассивируются), но взаимодействуют при нагревании. Большое практическое значение имеет пассивация же- леза: концентрированную серную кислоту можно хранить в ёмкостях из обычной нелегированной стали.

Свинец с концентрированной серной кислотой взаимодействует с образованием растворимой гидросоли, оксида серы (IV) и воды:

Pb + 3H2SO4 = Pb(HSO4)2 + SO2 + 2H2O


    1. жүктеу 0,82 Mb.

      Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   69   70   71   72   73   74   75   76   ...   134




©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау