Взаимодействие металлов с кислотами

Характер взаимодействия, а также состав продуктов зависит от активности металла (восстановителя), активности кислоты (окислителя) и концентрации кислоты.

Металлы по отношению к кислотам классифицируют по активности:

а) активные – (электродный потенциал окисления меньше –1,18В);

б) средней активности – (электродный потенциал окисления от –1,18В до 0,0В);

в) малоактивные – (электродный потенциал окисления больше 0,0В).

Кислоты, как известно, диссоциируют на ион водорода (катион) и кислотный остаток (анион). В некоторых кислотах как катион, так и анион могут восстанавливаться. В зависимости от того, какой ион в кислоте является окислителем, возможны следующие направления реакции:

1.Взаимодействие металлов с кислотами, в которых окислителем является ион водорода (H⁺). Это все кислоты, кроме азотной кислоты и концентрированной серной кислоты.

Восстановление окислителя идет по уравнению

2H⁺ + 2e = H₂

Электродный потенциал восстановления ионов водорода в стандартных условиях будет равен 0,0В. С такими кислотами взаимодействуют все металлы, электродный потенциал окисления которых меньше нуля, так как Э.Д.С. реакции – отрицательная величина.

Если образующиеся по реакции соли нерастворимы в воде, то защитный слой разделяет реагенты и происходит пассивация металла.

Pb + H₂SO_{4 (разбавленная)} = H₂ + PbSO₄

2.При взаимодействии металлов с концентрированной серной кислотой окислителем является сульфат-ион (SO₄^2-).

Восстановление окислителя идет по уравнениям:

SO₄^2- + 10H⁺ + 8e = H₂S + 4H₂O e⁰ = +0,30В,

SO₄^2- + 8H⁺ + 6e = S + 4H₂O e⁰ = +0,36В,

SO₄^2- + 4H⁺ + 2e = SO₂ + 2H₂O e⁰ = +0,72В.

С концентрированной серной кислотой взаимодействуют все металлы до серебра, электродный потенциал окисления которого +0,80В.

Состав продуктов зависит от активности металла.

H₂SO₄(конц.) + Me (активн.) H₂S + Me₂(SO₄)_n + H₂O

H₂SO₄(конц.) + Me (среднеактивн.) S + Me₂(SO₄)_n + H₂O

H₂SO₄(конц.) + Me (малоактивн.) SO₂ + Me₂(SO₄)_n + H₂O

3.При взаимодействии металлов с азотной кислотой любой концентрации окислителем является нитрат-ион (NO₃^-).

Восстановление окислителя идет по уравнениям:

2NO₃^- + 12H⁺ + 10e = N₂ + 6H₂O e⁰ = +1,27В,

2NO₃^- + 10H⁺ + 8e = N₂O + 5H₂O e⁰ = +1,12В,

NO₃^- + 4H⁺ + 3e = NO + 2H₂O e⁰ = +0,96В,

NO₃^- + 2H⁺ + 2e = NO₂ + H₂O e⁰ = +1,05В,

NO₃^- + 10H⁺ + 8e = NH₄⁺ + 3H₂O e⁰ = +0,86В.

С азотной кислотой взаимодействуют все металлы до золота, электродный потенциал окисления которого +1.50В. Причем разбавленная кислота является более сильным окислителем, чем концентрированная кислота.

Состав продуктов зависит от активности металла и концентрации кислоты.

HNO₃(конц.) + Me(различн.активн.) NO₂ + Me(NO₃)n + H₂O,

HNO₃(очень разб.) + Me(активн.) NH₄NO₃ + Me(NO₃)n + H₂O,

HNO₃(разб.) + Me(активн.) N₂ + Me(NO₃)n + H₂O,

HNO₃(разб.) + Me(среднеактивн.) N₂O + Me(NO₃)n+H₂O,

HNO₃(разб.) + Me(малоактивн.) NO + Me(NO₃)n + H₂O.

Дата добавления: 2015-09-06