ОТНОШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ К КИСЛОТАМ
Чаще всего в химической практике используются такие сильные кислоты как серная H 2 SO 4 , соляная HCl и азотная HNO 3 . Далее рассмотрим отношение различных металлов к перечисленным кислотам.
Соляная кислота ( HCl )
Соляная кислота – это техническое название хлороводородной кислоты. Получают ее путем растворения в воде газообразного хлороводорода – HCl . Ввиду невысокой его растворимости в воде, концентрация соляной кислоты при обычных условиях не превышает 38%. Поэтому независимо от концентрации соляной кислоты процесс диссоциации ее молекул в водном растворе протекает активно:
HCl H + + Cl -
Образующиеся в этом процессе ионы водорода H + выполняют роль окислителя , окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода . Взаимодействие протекает по схеме:
Me + HCl соль + H 2
При этом соль представляет собой хлорид металла ( NiCl 2 , CaCl 2 , AlCl 3 ), в котором число хлорид-ионов соответствует степени окисления металла.
Соляная кислота является слабым окислителем, поэтому металлы с переменной валентностью окисляются ей до низших положительных степеней окисления :
Fe 0 → Fe 2+
Co 0 → Co 2+
Ni 0 → Ni 2+
Cr 0 → Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ и др .
Пример:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2
2│ Al 0 – 3 e - → Al 3+ - окисление
3│2 H + + 2 e - → H 2 – восстановление
Соляная кислота пассивирует свинец ( Pb ). Пассивация свинца обусловлена образованием на его поверхности трудно растворимого в воде хлорида свинца ( II ), который защищает металл от дальнейшего воздействия кислоты:
Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2
Серная кислота ( H 2 SO 4 )
В промышленности получают серную кислоту очень высокой концентрации (до 98%). Следует учитывать различие окислительных свойств разбавленного раствора и концентрированной серной кислоты по отношению к металлам.
Разбавленная серная кислота
В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:
H 2 SO 4 H + + HSO 4 -
HSO 4 - H + + SO 4 2-
Образующиеся ионы Н + выполняют функцию окислителя .
Как и соляная кислота, разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода).
Химическая реакция протекает по схеме:
Ме + H 2 SO 4( разб .) → соль + H 2
Пример :
2 Al + 3 H 2 SO 4( разб .) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
1│2Al 0 – 6e - → 2Al 3+ - окисление
3│2 H + + 2 e - → H 2 – восстановление
Металлы с переменной валентностью окисляются разбавленным раствором серной кислоты до низших положительных степеней окисления :
Fe 0 → Fe 2+
Co 0 → Co 2+
Ni 0 → Ni 2+
Cr 0 → Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ и др .
Свинец ( Pb ) не растворяется в серной кислоте (если ее концентрация ниже 80%) , так как образующаяся соль PbSO 4 нерастворима и создает на поверхности металла защитную пленку.
Концентрированная серная кислота
В концентрированном растворе серной кислоты (выше 68%) большинство молекул находятся в недиссоциированном состоянии, поэтому функцию окислителя выполняет сера , находящаяся в высшей степени окисления ( S +6 ). Концентрированная H 2 SO 4 окисляет все металлы, стандартный электродный потенциал которых меньше потенциала окислителя – сульфат-иона SO 4 2- (0,36 В). В связи с этим, с концентрированной серной кислотой реагируют и некоторые малоактивные металлы .
Процесс взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой в большинстве случаев протекает по схеме:
Me + H 2 SO 4 (конц.) соль + вода + продукт восстановления H 2 SO 4
Продуктами восстановления серной кислоты могут быть следующие соединения серы:
Практика показала, что при взаимодействии металла с концентрированной серной кислотой выделяется смесь продуктов восстановления, состоящая из H 2 S , S и SO 2. Однако, один из этих продуктов образуется в преобладающем количестве. Природа основного продукта определяется активностью металла : чем выше активность, тем глубже процесс восстановления серы в серной кислоте.
Взаимодействие металлов различной активности с концентрированной серной кислотой можно представить схемой:
Алюминий (Al ) и железо ( Fe ) не реагируют с холодной концентрированной H 2 SO 4 , покрываясь плотными оксидными пленками, однако при нагревании реакция протекает.
Ag , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt не реагируют с серной кислотой.
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем , поэтому при взаимодействии с ней металлов, обладающих переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления , чем в случае с разбавленным раствором кислоты:
Fe 0 → Fe 3+ ,
Cr 0 → Cr 3+ ,
Mn 0 → Mn 4+ ,
Sn 0 → Sn 4+
Свинец ( Pb ) окисляется до двухвалентного состояния с образованием растворимого гидросульфата свинца Pb ( HSO 4 ) 2 .
Примеры:
Активный металл
8 A1 + 15 H 2 SO 4( конц .) →4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S
4│2 Al 0 – 6 e - → 2 Al 3+ - окисление
3│ S 6+ + 8 e → S 2- – восстановление
Металл средней активности
2 Cr + 4 H 2 SO 4(конц.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - окисление
1│ S 6+ + 6 e → S 0 - восстановление
Металл малоактивный
2Bi + 6H 2 SO 4( конц .) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – окисление
3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - восстановление
Азотная кислота ( HNO 3 )
Особенностью азотной кислоты является то, что азот, входящий в состав NO 3 - имеет высшую степень окисления +5 и поэтому обладает сильными окислительными свойствами. Максимальное значение электродного потенциала для нитрат-иона равно 0,96 В, поэтому азотная кислота – более сильный окислитель, чем серная. Роль окислителя в реакциях взаимодействия металлов с азотной кислотой выполняет N 5+ . Следовательно, водород H 2 никогда не выделяется при взаимодействии металлов с азотной кислотой (независимо от концентрации ). Процесс протекает по схеме:
Me + HNO 3 соль + вода + продукт восстановления HNO 3
Продукты восстановления HNO 3 :
Обычно при взаимодействии азотной кислоты с металлом образуется смесь продуктов восстановления, но как правило, один из них является преобладающим. Какой из продуктов будет основным, зависит от концентрации кислоты и активности металла.
Концентрированная азотная кислота
Концентрированным считают раствор кислоты плотностью
ρ > 1,25 кг/м 3 , что соответствует
концентрации > 40%. Независимо от активности металла реакция взаимодействия
с
HNO
3 (конц.)
протекает
по схеме:
Me + HNO 3 (конц.) → соль + вода + NO 2
С концентрированной азотной кислотой не взаимодействуют благородные металлы (Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt ), а ряд металлов (Al , Ti , Cr , Fe , Co , Ni ) при низкой температуре пассивируются концентрированной азотной кислотой. Реакция возможна при повышении температуры, она протекает по схеме, представленной выше.
Примеры
Активный металл
Al + 6 HNO 3( конц .) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2
1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - окисление
3│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление
Металл средней активности
Fe + 6 HNO 3(конц.) → Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO
1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - окисление
3│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление
Металл малоактивный
Ag + 2HNO 3( конц .) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2
1│ Ag 0 – e → Ag + - окисление
1│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление
Разбавленная азотная кислота
Продукт восстановления азотной кислоты в разбавленном растворе зависит от активности металла , участвующего в реакции:
Примеры:
Активный металл
8 Al + 30 HNO 3(разб.) → 8Al(NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3
8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - окисление
3│ N 5+ + 8 e → N 3- - восстановление
Выделяющийся в процессе восстановления азотной кислоты аммиак сразу взаимодействует с избытком азотной кислоты, образуя соль – нитрат аммония NH 4 NO 3 :
NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.
Металл средней активности
10Cr + 36HNO 3( разб .) → 10Cr(NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2
10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - окисление
3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - восстановление
Кроме молекулярного азота ( N 2 ) при взаимодействии металлов средней активности с разбавленной азотной кислотой образуется в равном количестве оксид азота ( I ) – N 2 O . В уравнении реакции нужно писать одно из этих веществ .
Металл малоактивный
3Ag + 4HNO 3( разб .) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO
3│ Ag 0 – e → Ag + - окисление
1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - восстановление
«Царская водка»
«Царская водка» (ранее кислоты называли водками) представляет собой смесь одного объема азотной кислоты и трех-четырех объемов концентрированной соляной кислоты, обладающую очень высокой окислительной активностью. Такая смесь способна растворять некоторые малоактивные металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой. Среди них и «царь металлов» - золото. Такое действие «царской водки» объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота ( III ), или хлорида нитрозила – NOCl :
HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl
2 NOCl → 2 NO + Cl 2
Хлор в момент выделения состоит из атомов. Атомарный хлор является сильнейшим окислителем, что и позволяет «царской водке» воздействовать даже на самые инертные «благородные металлы».
Реакции окисления золота и платины протекают согласно следующим уравнениям:
Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 18HCl → 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
На Ru , Os , Rh и Ir «царская водка» не действует.
Е.А. Нуднoва, М.В. Андрюxова
«Классификация кислот» - Классификация кислот по числу атомов водорода. Кислоты. Борная кислота. Классификация кислот. Фтороводородная. Распознавание кислот. Сложные вещества. Продукты питания. Характеристика кислот. Уксусная кислота. Группы. Укусы муравьев. Правила техники безопасности. Что нас объединяет. Хлороводородная (соляная) кислота.
«Кислоты 8 класс» - Какую кислоту добавляют в напитки для придания кислого вкуса? Из какого класса веществ можно получить кислоту? Какая кислота содержится в желудочном соке? Вспомните, что мы знаем о кислотах на примере. Металла(неметалла) Солеобразующий (несолеобразующий) Кислотный (основный). Дайте характеристику оксидам.
«Органические кислоты» - Лимонная кислота получается из листьев махорки и хлопчатника. Молочная кислота. В древности уксусная кислота была известна в виде водных растворов. Молочная кислота в пищевой промышленности. Уксусная кислота в промышленности. Муравьиная кислота в природе. Лимонная кислота в производстве. Выберите раздел.
«Реакции кислот» - BaCL2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCL Ba2+ + SO42- = BaSO4. Типичные реакции кислот. Кислоты. Классификация кислот. Проверь себя. Обобщение. Ответы.
«Химия 8 класс Кислоты» - Кислоты. Значение кислот. Яблочная кислота. Кислоты в природе. Уксус столовый. HCN. Правила техники безопасности при работе с кислотами. Изменение цвета индикаторов в растворах кислот. Кислоты: состав, классификация, значение. Лимонная кислота. Ядовитая кислота. Классификация кислот по содержанию кислорода.
«Кислоты и вода» - Муравей впрыскивает в ранку от укусу яд, содержащий муравьиную кислоту. Кислоты в животном мире. Тропический паук стреляет во врагов струйкой жидкости, содержащей 84% уксусной кислоты. Кислоты в организме человека. Уксусная. Отсюда произошло историческое название серной кислоты – купоросное масло. Некоторые жуки выстреливают струйкой разбавленной серной кислоты.
Соли-продукт замещения атомов водорода в кислоте на металл. Растворимые соли в соде диссоцируют на катион металла и анион кислотного остатка. Соли делят на:
· Средние
· Основные
· Комплексные
· Двойные
· Смешанные
Средние соли. Это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла, или на группу атомов (NH 4 +): MgSO 4 ,Na 2 SO 4 ,NH 4 Cl, Al 2 (SO 4) 3 .
Названия средних солей происходят от названия металлов и кислот:CuSO 4 -сульфат меди,Na 3 PO 4 -фосфат натрия,NaNO 2 -нитрит натрия,NaClO-гипохлорит натрия,NaClO 2 -хлорит натрия,NaClO 3 -хлорат натрия,NaClO 4 -перхлорат натрия,CuI- йодид меди(I), CaF 2 -фторид кальция. Так же надо запомнить несколько тривиальных названий: NaCl-поваренная соль, KNO3-калийная селитра, K2CO3-поташ, Na2CO3-сода кальцинированная,Na2CO3∙10H2O-сода кристаллическая, CuSO4- медный купорос,Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O- бура,Na 2 SO 4 . 10H 2 O-глауберова соль.Двойные соли. Это соли, содержащие два типа катионов (атомы водорода многоосновной кислоты замещены двумя различными катионами): MgNH 4 PO 4 , KAl (SO 4 ) 2 , NaKSO 4 .Двойные соли как индивидуальные соединения существуют только в кристаллическом виде. При растворении в воде они полностью диссоциируютна ионы металлов и кислотные остатки (если соли растворимые), например:
NaKSO 4 ↔ Na + + K + + SO 4 2-
Примечательно, что диссоциация двойных солей в водных растворах проходит в 1 ступень. Для названия солей данного типа нужно знать названия аниона и двух катионов: MgNH 4 PO 4 - фосфат магния-аммония.
Комплексные соли. Это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону(или атому), называемомукомплексообразователем , нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами . Комплексные соли делятся на:
1) Катионные комплексы
Cl 2 - дихлоридтетраамминцинка(II)
Cl 2 -
ди
хлоридгексаамминкобальта(II)
2) Анионные комплексы
K 2 -
тетрафторобериллат(II) калия
Li -
тетрагидридоалюминат(III) лития
K 3 -
гексацианоферрат(III) калия
Теорию строения комплексных соединений разработал швейцарский химик А. Вернер.
Кислые соли – продукты неполного замещения атомов водорода в многоосновных кислотах на катионы металла.
Например: NaHCO 3
Химические свойства:
Реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода
.
2KHSO 4 +Mg→H 2 +Mg(SO) 4 +K 2
(SO) 4
Заметим, что для таких реакций опасно брать щелочные металлы, ибо они вначале прореагируют с водой с большим выделением энергии, и произойдёт взрыв, так как все реакции происходят в растворах.
2NaHCO 3 +Fe→H 2 +Na 2 CO 3 +Fe 2 (CO 3) 3 ↓
Кислые соли реагируют с растворами щелочей и образуют среднюю(ие) соль(ли) и воду:
NaHCO 3 +NaOH→Na 2 CO 3 +H 2 O
2KHSO 4 +2NaOH→2H 2 O+K 2 SO 4 +Na 2 SO 4
Кислые соли реагируют с растворами средних солей в том случае, если выделяется газ, выпадает осадок, или выделяется вода:
2KHSO 4 +MgCO 3 →MgSO 4 +K 2 SO 4 +CO 2 +H 2 O
2KHSO 4 +BaCl 2 →BaSO 4 ↓+K 2 SO 4 +2HCl
Кислые соли реагируют с кислотами, если кислота-продукт реакции будет более слабая или летучая, чем добавленная.
NaHCO 3 +HCl→NaCl+CO 2 +H 2 O
Кислые соли реагируют с основными оксидами с выделением воды и средних солей:
2NaHCO 3 +MgO→MgCO 3 ↓+Na 2 CO 3 +H 2 O
2KHSO 4 +BeO→BeSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O
Кислые соли (в частности гидрокарбонаты) разлагаются под действием температуры:
2NaHCO 3 → Na 2
CO 3 +CO 2 +H 2 O
Получение:
Кислые соли образуются при воздействии на щёлочь избытком раствора многоосновной кислоты (реакция нейтрализации):
NaOH+H 2 SO 4 →NaHSO 4 +H 2 O
Mg(OH) 2 +2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +2H 2 O
Кислые соли образуются при растворении основных оксидов в многоосновных кислотах:
MgO+2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +H 2 O
Кислые соли образуются при растворении металлов в избытке раствора многоосновной кислоты:
Mg+2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +H 2
Кислые соли образуются в результате взаимодействия средней соли и кислоты, которой образован анион средней соли:
Ca 3 (PO 4) 2 +H 3 PO 4 →3CaHPO 4
Основные соли:
Основные соли – продукт неполного замещения гидроксогруппы в молекулах многокислотных оснований на кислотные остатки .
Пример: MgOHNO 3 ,FeOHCl.
Химические свойства:
Основные соли реагируют с избытком кислоты, образуя среднюю соль и воду.
MgOHNO 3 +HNO 3 →Mg(NO 3) 2 +H 2 O
Основные соли разлагаются температурой:
2 CO 3 →2CuO+CO 2 +H 2 O
Получение основных солей:
Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями:
2MgCl 2 +2Na 2 CO 3 +H 2 O→ 2
CO 3 +CO 2 +4NaCl
Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой:
ZnCl 2 +H 2 O→Cl+HCl
Большинство основных солей являются малорастворимыми. Многие из них являются минералами, напримермалахит Cu 2 CO 3 (OH) 2 и гидроксилапатит Ca 5 (PO 4) 3 OH.
Свойства смешанных солей не рассматриваются в школьном курсе химии, но определение важно знать.
Смешанные соли – это соли, в составе которых к одному катиону металла присоединены кислотные остатки двух разных кислот.
Наглядный пример -Ca(OCl)Cl белильная известь (хлорка).
Номенклатура:
1. Соль содержит комплексный катион
Сначала называют катион, затем входящие в внутреннюю сферу лиганды- анионы, с окончанием на «о» ( Cl - - хлоро, OH - -гидроксо), затем лиганды, представляющие собой нейтральные молекулы ( NH 3 -амин, H 2 O -акво).Если одинаковых лигандов больше 1, о их количество обозначают греческими числительными: 1 - моно, 2 - ди,3 - три, 4 - тетра, 5 - пента, 6 - гекса, 7 - гепта, 8 - окта, 9 - нона, 10 - дека. Последним называют ион-комплексообразователь, в скобках указывая его валентность, если она переменная.
[ Ag (NH 3 ) 2 ](OH )-гидроксид диамин серебра ( I )
[ Co (NH 3 ) 4 Cl 2 ] Cl 2 -хлорид дихлор o тетраамин кобальта ( III )
2. Соль содержит комплексный анион.
Сначала называют лиганды -анионы, затем входящие в внутреннюю сферу нейтральные молекулы с окончанием на «о», указывая их количество греческими числительными. Последним называют ион-комплексообразователь на латинском, с суффиксом «ат», указывая в скобочках валентность. Далее пишется название катиона, находящегося в внешней сфере, число катионов не указывается.
K 4 -гексацианоферрат (II) калия(реактив на ионы Fe 3+)
K 3 - гексацианоферрат (III) калия(реактив на ионы Fe 2+)
Na 2 -тетрагидроксоцинкат натрия
Большинство ионов комплексообразователей- металлы. Наибольшую склонность к комплексообрзованию проявляют d элементы. Вокруг центрального иона-комплексообразователя находятся противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы- лиганды или адденды.
Ион-комплексообразователь и лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса (в квадратных скобочках), число лигандов, координирующихся вокруг центрального иона называют координационным числом.
Ионы, не вошедшие в внутреннюю сферу, образуют внешнюю сферу. Если комплексный ион- катион, то во внешней сфере анионы и наоборот, если комплексный ион-анион, то во внешней сфере- катионы. Катионами обычно являются ионы щелочных и щёлочноземельных металлов, катион аммония. При диссоциации комплексные соединения дают сложные комплексные ионы, которые довольно устойчивы в растворах:
K 3 ↔3K + + 3-
Если речь идёт о кислых солях, то при чтении формулы произносится приставка гидро-, например:
Гидросульфид натрия NaHS
Гидрокарбонат натрия NaHCO 3
С основными солями же используется приставка гидроксо- или дигидроксо-
(зависит от степени окисления металла в соли), например:
гидроксохлорид магнияMg(OH)Cl, дигидроксохлорид алюминия Al(OH) 2 Cl
Способы получения солей:
1. Прямое взаимодействие металла с неметаллом . Этим способом можно получают соли бескислородных кислот.
Zn+Cl 2 →ZnCl 2
2. Взаимодействие кислоты и основания (реакция нейтрализации). Реакции этого типа имеют большое практическое значение (качественные реакции на большинство катионов), они всегда сопровождаются выделением воды:
NaOH+HCl→NaCl+H 2 O
Ba(OH) 2 +H 2 SO 4 →BaSO 4 ↓+2H 2 O
3. Взаимодействие основного оксида с кислотным :
SO 3 +BaO→BaSO 4 ↓
4. Взаимодействие кислотного оксида и основания :
2NaOH+2NO 2 →NaNO 3 +NaNO 2 +H 2 O
NaOH+CO 2 →Na 2 CO 3 +H 2 O
5. Взаимодействие основного оксида и кислота :
Na 2 O+2HCl→2NaCl+H 2 O
CuO+2HNO 3 =Cu(NO 3) 2 +H 2 O
6. Прямое взаимодействие металла с кислотой. Эта реакция может сопровождаться выделением водорода. Будет ли выделяться водорода или нет зависит от активности металла, химических свойств кислоты и ее концентрации (см. Свойства концентрированной серной и азотной кислот).
Zn+2HCl=ZnCl 2 +H 2
H 2 SO 4 +Zn=ZnSO 4 +H 2
7. Взаимодействие соли с кислотой . Эта реакция будет происходить при условии, что кислота, образующая соль слабее или более летуча, чем кислота, вступившая в реакцию:
Na 2 CO 3 +2HNO 3 =2NaNO 3 +CO 2 +H 2 O
8. Взаимодействие соли с кислотным оксидом. Реакции идут только при нагревании, поэтому, вступающий в реакцию оксид должен быть менее летучим, чем образующийся после реакции:
CaCO 3 +SiO 2 =CaSiO 3 +CO 2
9. Взаимодействие неметалла с щелочью . Галогены, сера и некоторые другие элементы, взаимодействуя с щелочами дают бескислородную и кислородосодержащую соли:
Cl 2 +2KOH=KCl+KClO+H 2 O(реакция идёт без нагревания)
Cl 2 +6KOH=5KCl+KClO 3 +3H 2 O (реакция идёт с нагреванием)
3S+6NaOH=2Na 2 S+Na 2 SO 3 +3H 2 O
10. Взаимодействие между двумя солями. Это наиболее распространённыйспособ получения солей. Для этого обе соли, вступившие в реакцию должны бать хорошо растворимы, а так как это реакция ионного обмена, то, для того, чтобы она прошла до конца, нужно чтобы 1 из продуктов реакции был нерастворим:
Na 2 CO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaCO 3 ↓
Na 2 SO 4 + BaCl 2 =2NaCl+BaSO 4 ↓
11. Взаимодействие между солью и металлом . Реакция протекает в том случае, если металл стоит в ряду напряжения металлов левее того, который содержится в соли:
Zn+CuSO 4 =ZnSO 4 +Cu↓
12. Термическое разложение солей . При нагревании некоторых кислородосодержащих солей образуются новые, с меньшим содержанием кислорода, или вообще его не содержащие:
2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2
4KClO 3 → 3KClO 4 +KCl
2KClO 3 → 3O 2 +2KCl
13. Взаимодействие неметалла с солью. Некоторые неметаллы способны соединяться с солями, с образованием новых солей:
Cl 2 +2KI=2KCl+I 2 ↓
14. Взаимодействие основания с солью . Так как это реакцияионного обмена, то, для того, чтобы она прошла до конца, нужно чтобы 1 из продуктов реакции был нерастворим (это реакция так же пользуются для перевода кислых солей в средние):
FeCl 3 +3NaOH=Fe(OH) 3 ↓ +3NaCl
NaOH+ZnCl 2 = (ZnOH)Cl+NaCl
KHSO 4 +KOH=K 2 SO 4 +H 2 O
Так же таким способом можно получать и двойные соли:
NaOH+ KHSO 4 =KNaSO 4 +H 2 O
15. Взаимодействие металла с щелочью. Металлы, которые являются амфотерными реагируют с щелочами, образуя комплексы:
2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2
16. Взаимодействие солей(оксидов, гидроксидов, металлов) с лигандами:
2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2
AgCl+3NH 4 OH=OH+NH 4 Cl+2H 2 O
3K 4 +4FeCl 3 =Fe 3 3 +12KCl
AgCl+2NH 4 OH=Cl+2H 2 O
Редактор: Харламова Галина Николаевна
С разбавленными кислотами, которые проявляют окислительные свойства за счет ионов водорода (разбавленные серная, фосфорная, сернистая, все бескислородные и органические кислоты и др.)
реагируют металлы:
расположенные в ряду напряжений до водорода
(эти металлы способны
вытеснять водород из кислоты);
образующие с этими кислотами растворимые соли
(на поверхности этих металлов
не образуется защитная солевая
пленка).
В результате реакции образуются растворимые соли
и выделяется водород:
2А1 + 6НСI = 2А1С1 3 + ЗН 2
М
g
+ Н 2
SO
4
=
М
gS
О 4
+ Н 2
разб.
С
u
+ Н 2
SO
4
→
X
(так
как С
u
стоит после Н 2)
разб.
РЬ + Н 2
SO
4
→
X
(так
как РЬ
SO
4
нерастворим
в воде)
разб.
Некоторые кислоты являются окислителями за счет элемента, образующего кислотный
остаток, К ним относятся концентрированная серная, а также азотная кислота
любой концентрации. Такие кислоты называют кислотами-окислителями.
Окислительные свойства кислотных остатков и значительно сильнее, чем нона водорода Н, поэтому азотная и концентрированная серная кислоты взаимодействуют практически со всеми металлами, расположенными в ряду напряжений как до водорода, так и после него, кроме золота и платины. Так как окислителями в этих случаях являются ноны кислотных остатков (за счет атомов серы и азота в высших степенях окисления), а не ноны водорода Н, то при взаимодействии азотной, а концентрированной серной кислот с металлами не выделяется водород. Металл под действием данных кислот окисляется до характерной (устойчивой) степени окисления и образует соль, а продукт восстановления кислоты зависит от активности металла и степени разбавления кислоты
Взаимодействие серной кислоты с металлами
Разбавленная и концентрированная серные кислоты ведут себя по-разному. Разбавленная серная кислота ведет себя, как обычная кислота. Активные металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода
Li, К , Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Au
вытесняют водород из разбавленной серной кислоты. Мы видим пузырьки водорода при добавлении разбавленной серной кислоты в пробирку с цинком.
H 2 SO 4 + Zn = Zn SO 4 + H 2
Медь стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на медь. А в концентрированной серной кислоты, цинк и медь, ведут себя таким образом…
Цинк, как активный металл, может образовывать с концентрированной серной кислотой сернистый газ, элементарную серу, и даже сероводород.
2H 2 SO 4 + Zn = SO 2 +ZnSO 4 + 2H 2 O
Медь - менее активный металл. При взаимодействии с концентрированно серной кислотой восстанавливает ее до сернистого газа.
2H 2 SO 4 конц. + Cu = SO 2 + CuSO 4 + 2H 2 O
В пробирках с концентрированной серной кислотой выделяется сернистый газа.
Следует иметь в виду, что на схемах указаны продукты, содержание которых максимально среди возможных продуктов восстановления кислот.
На основании
приведенных схем составим уравнения конкретных реакций — взаимодействия меди и
магния с концентрированной серной кислотой:
0 +6
+2 +4
С
u
+ 2Н 2
SO
4
= С
uSO
4
+
SO
2
+ 2Н 2
O
конц.
0 +6 +2 -2
4М
g
+ 5Н 2
SO
4
= 4М
gSO
4
+ Н 2
S
+ 4Н 2
O
конц.
Некоторые металлы ( Fe . АI, С r ) не взаимодействуют с концентрированной серной и азотной кислотами при обычной температуре, так как происходит пассивации металла. Это явление связано с образованием на поверхности металла тонкой, но очень плотной оксидной пленки, которая и защищает металл. По этой причине азотную и концентрированную серную кислоты транспортируют в железных емкостях.
Если металл проявляет переменные степени окисления, то с кислотами, являющимися
окислителями за счет ионов Н + , он образует соли, в которых его
степень окисления ниже устойчивой, а с кислотами-окислителями — соли, в которых
его степень окисления более устойчива:
0 +2
F
е+Н 2
SO
4
=
F
е
SO
4
+Н 2
0 разб. +
3
F
е+Н 2
SO
4
=
F
е 2 (SO 4
) 3 + 3
SO 2
+ 6Н 2
O
конц
И.И.Новошинский
Н.С.Новошинская
Химические реакции
Определение продуктов химической реакции по формулам исходных веществ
Правила определения продуктов химической реакции по формулам исходных веществ
Рассмотрим алгоритм одного из самых важных этапов в составлении химического уравнения – этап определения продуктов реакции по формулам исходных веществ.
Правило 1. Реакция кислоты с основанием происходит с образованием соли и воды.
HNO3 + Fe(OH)3 ® Fe(NO3)3 + H2O
кислота основание соль вода
Правило 2. Реакция кислоты с оснóвным оксидом происходит с образованием соли и воды.
H2SO4 + K2O ® K2SO4 + H2O
Правило 3. Реакция кислоты с металлом происходит с образованием cоли и водорода .
H3PO4 + Na ® Na3PO4 + H2
кислота металл соль водород
В этом случае тоже образуется соль, но вместо воды получается ВОДОРОД - летучее вещество (газ), поэтому, справа от молекулы водорода записывают стрелку вверх Н2 .
Железо Fe, реагируя с растворами кислот (кроме азотной кислоты HNO3), всегда образует соли с валентностью II, например:
HCl + Fe ® FeCl2 + H2
кислота металл соль водород
Правило 4. Реакция соли с металлом происходит с образованием соли и металла.
CuCl2 + Zn ® ZnCl2 + Cu ¯
cоль металл соль металл
Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее (вспомните «лесенку» в таблице)
В этом случае другая соль образуется из исходного металла и кислотного остатка исходной соли. При этом образующийся металл выпадает в осадок ¯, так как, металлы в воде не растворяются.
Железо, реагируя с растворами солей, всегда образует новые соли с валентностью II, например:
AgNO3 + Fe ® Fe(NO3)2 + Сu ¯
cоль металл соль металл
Правило 5. Реакция соли с солью происходит с образованием двух других солей.
AgNO3 + FeCl3 ® AgCl ¯ + Fe(NO3)3
соль соль соль соль
Правило 6. Реакция соли с основанием происходит с образованием другого основания и другой соли.
NaOH + CuSO4 ® Cu(OH)2 + Na2SO4
основание соль основание соль
Правило 7. Реакция основания с кислотным оксидом происходит с образованием соли и воды.
KOH + SO3 ® K2SO4 + H2O
основание кислотный соль вода
К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов , которым соответствуют кислородсодержащие кислоты (см. §).
Чтобы определить по кислотному оксиду соль какой кислоты должна образоваться, необходимо путем “сложения” добавить к формуле кислотного оксида одну или несколько молекул воды. Если в оксиде 1 атом неметалла добавить 1 молекулу воды. Результат сложения разделить на два:
Кислотный оксид
серной кислоты:
Кислотный оксид
угольной кислоты:
Кислотный оксид
сернистой кислоты:
Кислотный оксид
кремниевой кислоты:
С оксидами, в которых содержится 2 атома неметалла, поступают следующим образом. К оксиду азота (V) (N2O5) необходимо добавить 1 молекулу воды, к оксиду фосфора (V) (P2O5) 3 молекулы воды. Результат сложения разделить на два:
Кислотный оксид азотной кислоты
Кислотный оксид фосфорной кислоты
Правило 8. Реакция оснóвного оксида с кислотным оксидом происходит с образованием соли.
Na2O + CO2 ® Na2CO3
оснóвный кислотный соль
оксид оксид
Принцип нахождения кислотного остатка образующейся соли объяснён в правиле 7.
Правило 9. Реакция кислоты с cолью происходит с образованием другой соли и другой кислоты.
HCl + K2S ® KCl + H2S
кислота соль соль кислота
Если в результате реакций этого типа получаются угольная H2CO3 или сернистая H2SO3 кислоты, то записывают не их формулу, а формулу соответствующего им кислотного оксида и воды, потому что, эти кислоты имеют непрочные молекулы разлагающиеся при образовании:
K2CO3 + HNO3 ® KNO3 + CO2 + H2O
их записывают вместо молекул H2CO3
CaSO3 + HCl ® CaCl2 + SO2 + H2O
их записывают вместо молекул H2SO3
Если вам необходимо найти алгоритм конкретной реакции, определите классы реагирующих веществ и посмотрите в маленькое оглавление:
Вещества каких классов реагируют
На какой странице можно
найти информацию
1. Реакция кислоты с основанием……………….………………..
2. Реакция кислоты с оснóвным оксидом……….………………..
3. Реакция кислоты с металлом………………….………………..
4. Реакция соли с металлом……………………………………….
5. Реакция соли с солью………………………….………………..
6. Реакция соли с основанием……………………………………..
7. Реакция основания с кислотным оксидом…………………….
8. Реакция оснóвного оксида с кислотным оксидом…………….
9. Реакция кислоты с cолью……..……………….………………..
Если данная вам реакция не подходит ни под один из типов в оглавлении, значит, либо эта реакция невозможна, либо вы её изучите позднее в 9-11 классах.
Перед вами стоит цель научиться по формулам исходных веществ определять продукты в химических реакциях и записывать их схемы.
Примеры рассуждений при выполнении упражнений
Тип 1. Кислота + Основание ®
Задание 1. Составьте схему реакции: H2SO4 + Al(OH)3 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
кислота основание
H2SO4 + Al(OH)3 ®
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с основанием.
КИСЛОТА + ОСНОВАНИЕ ® СОЛЬ + ВОДА
3. В правой части схемы запишите рядом металл основания Al и кислотный остаток кислоты SO4. Поставьте знак плюс и напишите формулу воды H2O.
кислота основание соль вода
H2SO4 + Al(OH)3 ® Al SO4 + H2O
кислота основание III II вода
H2SO4 + Al(OH)3 ® Al2(SO4)3 + H2O
Тип 2. Кислота + Осн ó вный оксид ®
Оснóвные оксиды состоят из металла и кислорода. Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее
Задание 2. Составьте схему реакции: HNO3 + BaO ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
кислота оснóвный оксид
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с оснóвным оксидом.
КИСЛОТА + ОСНÓВНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ + ВОДА
3. В правой части схемы запишите рядом металл оснóвного оксида Ва и кислотный остаток кислоты NO3. Поставьте знак плюс и напишите формулу воды H2O.
кислота оснóвный оксид соль вода
HNO3 + BaO ® BaNO3 + H2O
4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления
кислота оснóвный оксид II I вода
HNO3 + BaO ® Ba(NO3)2 + H2O
Тип 3. Кислота + Металл ®
Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее
Задание 3. Составьте схему реакции: Mg + H3PO4 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
кислота металл
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с металлом.
КИСЛОТА + МЕТАЛЛ ® СОЛЬ + H2
3. В правой части схемы запишите рядом металл Mg и кислотный остаток кислоты PO4. Поставьте знак плюс и напишите формулу водорода H2.
Кислота металл соль водород
H3PO4 + Mg ® Mg PO4 + H2
4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления
кислота металл II III водород
H3PO4 + Mg ® Mg3(PO4)2 + H2
Тип 4. C оль + Металл ®
Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее
Задание 4. Составьте схему реакции: AgNO3 + Zn ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
cоль металл
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции соли с металлом:
СОЛЬ + МЕТАЛЛ ® ДРУГАЯ СОЛЬ + ДРУГОЙ МЕТАЛЛ ¯
3. В правой части схемы запишите рядом исходный металл Zn и кислотный остаток соли NO3. Поставьте знак плюс и напишите формулу металла из исходной соли Ag.
Cоль металл соль металл
AgNO3 + Zn ® ZnNO3 + Ag ¯
4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления
cоль металл II I металл
AgNO3 + Zn ® Zn(NO3)2 + Ag ¯
Тип 5. C оль + Соль ®
Задание 5. Составьте схему реакции: BaCl2 + Fe2(SO4)3 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
соль соль
BaCl2 + Fe2(SO4)3 ®
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции между солями:
СОЛЬ + СОЛЬ ® ДРУГАЯ СОЛЬ + ДРУГАЯ СОЛЬ
В этом случае две новых соли образуются в результате обмена составными частями исходных солей.
3. В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - двух солей, поменяв местами в исходных солях металлы.
соль соль соль соль
BaCl2 + Fe2(SO4)3 ® FeCl + BaSO4
4. Составьте формулы образующихся солей по валентности или степени окисления
Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных солях.
II III III I II II
BaCl2 + Fe2(SO4)3 ® FeCl3 + BaSO4
соль соль соль соль
Тип 6. C оль + Основание ®
Задание 6. Составьте схему реакции: NaOH + MgSO4 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
основание соль
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основания с солью:
СОЛЬ + ОСНОВАНИЕ ® СОЛЬ + ОСНОВАНИЕ
В этом случае другая соль и другое основание образуются в результате обмена составными частями исходных соли и основания.
3. В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и основания, поменяв местами в исходных веществах металлы.
основание соль основание соль
NaOH + MgSO4 ® MgOH + NaSO4
4. Составьте формулы образующихся веществ по валентности или степени окисления
Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных веществах.
NaOH + MgSO4 ® Mg(OH)2 + Na2SO4
основание соль основание соль
Тип 7. Основание + Кислотный оксид ®
Задание 7. Составьте схему реакции: KOH + CO2 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
кислотный
основание оксид
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основания с кислотным оксидом:
ОСНОВАНИЕ + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ + ВОДА
3. В правой части схемы запишите составные части соли: металл основания Ba и кислотный остаток SO4 той кислоты H2SO4, которая соответствует исходному кислотному оксиду SO3.
Поставьте знак и напишите формулу воды Н2О.
кислотный
основание оксид соль вода
KOH + CO2 ® KCO3 + H2O
4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления
Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основании.
KOH + CO2 ® K2CO3 + H2O
основание кислотный соль вода
Тип 8. Оснóвный оксид + Кислотный оксид ®
В этом случае соль образуется в результате кислотно-оснóвной реакции. Чтобы составить формулу соли, необходимо понимать какая кислота соответствует кислотному оксиду (см. правило 7).
Задание 8. Составьте схему реакции: Na2O + P2O5 ®
Что необходимо сделать
Выполненное действие
1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества
оснóвный кислотный
оксид оксид
2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основного оксида с кислотным оксидом:
ОСНОВНОЙ ОКСИД + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ
3. В правой части схемы запишите составные части соли: металл оснóвного оксида Na и кислотный остаток PO4 той кислоты H3PO4, которая соответствует исходному кислотному оксиду P2O5.
оснóвный кислотный
оксид оксид соль
Na2O + P2O5 ® NaPO4
4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления
Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном оснóвном оксиде.
б) Li + H3PO4 ® Li3PO4 + H2O
в) Zn(NO3)2 + LiOH ® ZnOH + Li(NO3)2
г) CаO + SO3 ® CaSO3
д) H2SO4 + Al2O3 ® Al2(SO4)3 + H2O
Задание 2Т. В каких схемах неправильно
а) K2S + CuCl2 ® KCl2 + CuS
б) Fe + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + H2
в) CO2 + K2O ® K2CO3
г) AgNO3 + Zn ® Zn(NO3)2 + Ag
д) KOH + SO2 ® S(OH)4 + K2O
Задание 3Т. В каких схемах правильно записаны формулы продуктов химической реакции:
а) Na3PO4 + CuCl2 ® CuPO4 + NaCl
б) BaCO3 + HNO3 ® Ba(NO3)2 + CO2 + H2O
в) Fe + CuSO4 ® FeSO4 + Cu
г) Cr2O3 + HCl ® CrCl3 + H2
д) N2O5 + NaOH ® NaNO3 + H2O
Задание 4Т. В каких схемах неправильно записаны формулы продуктов химической реакции:
а) SO3 + KOH ® K2SO3 + H2O
б) Na2SO3 + H3PO4 ® Na3PO4 + SO2 + H2O
в) HNO3 + CuO ® Cu(NO3)2 + H2O
г) Al2(SO4)3 + NaOH ® Al(OH)3 + Na2SO4
д) K + H2SO4 ® K2SO4 + H2O
Задание 5.
а) Cr2O3 + HNO3 ®
в) Fe(OH)3 + HCl ®
г) SO2 + NaOH ®
д) Fe + AgNO3 ®
е) Cr(OH)3 + H2SO4 ®
ж) SO3 + Na2O ®
з) Na2CO3 + HCl ®
и) Ca(OH)2 + FeCl3 ®
к) P2O5 + KOH ®
Задание 6. Запишите формулы продуктов в схемах химических реакций:
а) Al2(SO4)3 + BaCl2 ®
б) Mg(NO3)2 + NaOH ®
в) CaO + P2O5 ®
г) Сr2S3 + H3PO4 ®
д) Ag2O + HCl ®
е) CrCl3 + AgNO3 ®
ж) H3PO4 + Zn ®
з) HNO3 + Fe2O3 ®
и) Fe + Cu(NO3)2 ®