Как относятся металлы к растворам кислот

Химические свойства кислот, их классификация и реакции

Общие свойства кислот. Классификация

Кислоты — класс сложных химических веществ, состоящих из атомов водорода и кислотных остатков.

В первую очередь кислоты делятся на:

  • органические или карбоновые и
  • неорганические или минеральные.

Свойства карбоновых кислот подробно разбираются в статье Карбоновые кислоты (ссылка на статью)

В зависимости от количества атомов водорода, которые могут замещаться в химических реакциях различают:

  • одноосновные кислоты
  • двухосновные кислоты
  • трехосновные кислоты.

Не смотря на то, что в уксусной кислоте четыре атома водорода, три из них принадлежат кислотному остатку и в реакциях замещения не участвуют. Соответственно, уксусная кислота — одновалентная.

Свойства неорганических кислот также зависят от наличия в их составе кислорода и делятся на

Растворы кислот способны диссоциировать и проводить электрический ток т.е. являются электролитами. В зависимости от степени диссоциации делятся на:

Химические свойства кислот

1. Диссоциация

При диссоциации кислот образуются катионы водорода и анионы кислотного остатка.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато.

НРО 2- 4 ↔ Н + + PО З- 4 (третья ступень)

2. Разложение

Кислородсодержащие кислоты разлагаются на оксиды и воду.

Бескислородные на простые вещества

t
2HCl Cl2 + H2.

3. Реакция с металлами

Кислоты реагируют лишь с теми металлами, что стоят в ряду активности до кислорода. В результате взаимодействия образуется соль и выделяется водород.

Найти ряд активности можно на последней странице электронного учебника «Химия 9 класс» под редакцией В. В. Еремина.

Бдительные ученики могут сказать: «Золото стоит в ряду активности металлов после водорода, а с „царской водкой“ реагирует. Как же так?»

Из всех правил есть исключения.

Поскольку в состав азотной кислоты входит азот со степенью окисления +5, а в состав серной — сера со степенью окисления +6, то с металлами реагируют не ионы водорода, а более сильные окислители. Образуется соль, но не происходит выделения водорода.

4. Реакции с основаниями

В результате образуются соль и вода, происходит выделение тепла.

Реакции такого типа называются реакциями нейтрализации. Простейшая реакция, которую можно провести на собственной кухне — гашение соды столовым уксусом или 9%раствором уксусной кислоты.

Читайте также:  Как убрать старую краску с металла оградки

5. Реакции кислот с солями

Вспомним, когда мы разбирали ионные уравнения ( ссылка на статью), одним из условий протекания реакций было образование в ходе взаимодействия нерастворимой соли, выделение летучего газа или слабо диссоциирующего вещества — например, воды. Те же условия сохраняются и для реакций кислот с солями.

6. Реакция кислот с основными и амфотерными оксидами

В ходе реакции образуется соль и происходит выделение воды.

7. Восстановительные свойства бескислородных кислот

Если в окислительных реакциях первую скрипку играет водород, то в восстановительных реакциях основная роль принадлежит анионному остатку. В результате реакций образуются свободные галогены.

Физические свойства кислот

При нормальных условиях (Атмосферное давление = 760 мм рт. ст. Температура воздуха 273,15 K = 0°C) кислоты чаще жидкости, хотя встречаются и твердые вещества: например ортофосфорная H3PO4 или кремниевая H2SiO3.

Некоторые кислоты представляют собой растворы газов в воде: фтороводородная-HF, соляная-HCl, бромоводородная-HBr.

Кислотные свойства кислот в ряду HF → HCl → HBr → HI усиливаются.

Для некоторых кислот (соляная, серная, уксусная) характерен специфический запах.

Благодаря наличию ионов водорода в составе, кислоты обладают характерным кислым вкусом.

Химическая лаборатория не ресторан, и в целях безопасности существует жесткий запрет на опробование на вкус химических веществ.

Как же можно определить кислота в пробирке или нет?

В 1300 году был открыт лакмус, и с тех пор алхимикам и химикам не пришлось рисковать своим здоровьем, пробуя на вкус содержимое пробирок. Запомните, что лакмус в кислой среде краснеет.

Вторым широко используемым индикатором является фенолфталеин.

Простой мнемонический стишок поможет запомнить, как ведут себя индикаторы в разных средах.

Индикатор лакмус — красный
Кислоту укажет ясно.
Индикатор лакмус — синий,
Щёлочь здесь — не будь разиней,
Когда ж нейтральная среда,
Он фиолетовый всегда.
Фенолфталеиновый — в щелочах малиновый
Но несмотря на это в кислотах он без цвета.

Источник

ОТНОШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ К ВОДЕ, КИСЛОТАМ И

ЩЕЛОЧАМ

Теоретическая часть

Важнейшими химическими свойствами металлов являются их отношение к воде, водным растворам кислот и щелочей.

По химической активности (см. табл. «Ряд напряжений») все металлы (Ме) можно разделить на 3 группы:

— Ме высокой активности (Li…Al);

— Ме средней активности (после Al и до Н2);

— Ме неактивные (после Н2).

1. Отношение металлов к воде

Во взаимодействии металлов с водой при комнатной температуре наблюдаются следующие случаи:

1) Металлы восстанавливают водород из воды, образуя растворимые гидроксиды (щелочи) или малорастворимые гидроксиды по следующей схеме:

Читайте также:  Основная характеристика тяжелых металлов

,

где n – валентность Ме.

Эти реакции свойственны для всех металлов от Li доAl включительно (Al должен быть очищен от оксидной пленки или нагрет).

,

,

.

2) Металлы, расположенные в ряду напряжений между Al и Н2 (Ме средней активности) реагируют с водой при температурах 500…700 0 С, т.е. реагируют с перегретым водяным паром, образуя оксид и выделяя водород. Например,

,

.

3) Металлы, расположенные в ряду напряжений после Н2 (неактивные Ме) вытеснить водород из воды не могут ни при каких условиях.

2. Отношение металлов
к разбавленным кислотам (кроме азотной)

Основным фактором оценки отношения металлов к разбавленным кислотам (кроме азотной), является их положение в таблице “Ряд напряжений”.

1) Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, т.е. имеющие отрицательные значения стандартных электродных потенциалов , растворяются в разбавленных кислотах с выделением водорода.

,

.

В качестве окислителя при этом выступает ион водорода в молекулах кислот.

2) Металлы, имеющие положительные значения стандартных электродных потенциалов , с разбавленными кислотами не взаимодействуют. К числу таких металлов относятся: Аu, Аg, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, а также Cu, Hg, Вi.

,

.

Однако, следует иметь в виду, что рядом напряжений следует пользоваться с учетом особенностей рассматриваемых реакций. Так, свинец практически не растворяется в разбавленной соляной и серной кислотах вследствие образования на его поверхности нерастворимых хлоридной и сульфатной пленок (происходит пассивирование):

;

.

Отношение металлов к разбавленной азотной кислоте

Азотная кислота обладает ярко выраженной окислительной активностью. Роль окислителя в ней выполняет не ион Н + , а ион , , поэтому водород из азотной кислоты не вытесняется.

В зависимости от активности Ме, реагирующего с разбавленной

НNO3, восстановление идет по следующей схеме:

(NH3 + HNO3) =

— Ме от Li до Al

+5ē — Me от Al до Cd

— Me от Cd до H2

— Me после H2

Не реагируют с HNO3(р) благородные металлы, кроме серебра и палладия. Например:

;

;

;

;

4. Отношение металлов
к концентрированной азотной кислоте и “царской водке”

В концентрированной азотной кислоте так же, как и в разбавленной, роль окислителя выполняет ион .

Восстановление идет по следующей схеме:

+3ē (Ме от Li до Al)

(остальные Ме)

;

;

.

Концентрированная азотная кислота (С ³ 70 %) не реагирует:

1) с благородными металлами (кроме Аg и Рd);

2) с пассивирующимися металлами, на поверхности которых легко образуется пленка малорастворимых оксидов. Наличием защитной оксидной пленки объясняется пассивность данных металлов по отношению к концентрированным растворам кислот-окислителей на холоду. К числу пассивирующихся металлов относятся Ве, Аl, Тi, Zn, Нf, V, Мn, Сr, Мо, W, Fе, Со, Ni, Вi. В горячей концентрированной азотной кислоте пассивирующиеся Ме растворяются.

Читайте также:  Хим свойства неметаллов реакции с металлами

Смесь азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 (“царская водка”) — более активный окислитель, чем азотная кислота. Название (царская водка) происходит от того, что эта смесь растворяет «царя металлов» золото и другие благородные Ме. Так Аu и Рt легко растворяются в ней с образованием соответствующих хлоридов:

.

5. Отношение металлов
к концентрированной серной кислоте

При действии концентрированной серной кислоты на металлы роль окислителя играет не ион Н + , как в разбавленной Н24, а ион поэтому водород не выделяется, а образуются соединения серы (SО2, S или Н2S).

Восстановление идет по следующей схеме в зависимости от активности растворяющегося Ме:

+8ē (Me от Li до Al)

+6ē (Ме от Al до H2)

+2ē (Ме после Н2)

;

;

.

Не растворяются в концентрированной серной кислоте:

1) благородные Ме, кроме Ag и Pd;

2) если ≥ 90%, то на холоду не растворяются пассивирующиеся Ме; в горячей концентрированной серной кислоте пассивирующиеся Ме растворяются.

,

.

Необходимо отметить, что в реакциях концентрированной серной кислоты с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, в зависимости от условий протекания реакции (концентрация кислоты и температура) может выделиться любое из соединений серы (SO2, S, или H2S). Чем меньше концентрация кислоты, тем более вероятно самое глубокое восстановление металлом (выделение сероводорода Н2S).

6. Отношение металлов
к водным растворам щелочей

С водными растворами щелочей могут реагировать металлы (Ве, Аl, Zn, Sn, Рb), дающие амфотерные гидроксиды. В результате образуется комплексная соль данного металла и выделяется водород.

,

— тетрагидроксоалюминат натрия,

,

— тетрагидроксоплюмбат натрия.

Экспериментальная часть

Цель работы: изучить отношение некоторых технически важных металлов к воде, водным растворам кислот и щелочей.

Опыт № 1

Отношение металлов к воде

В пять пробирок налейте по 2-3мл Н2О. В первую пробирку поместите кусочек Nа, во вторую — кусочек Са, в третью насыпьте немного порошка Мg, в четвертую — железные опилки, в пятую — медную стружку. Третью, четвертую и пятую пробирки подогрейте. Что наблюдается? Во все пробирки добавьте по 2-3 капли фенолфталеина. Во всех ли пробирках изменилась окраска? Почему? Какие металлы не вступают во взаимодействие с водой? Объясните причину. Составьте уравнения реакций.

Опыт № 2

Дата добавления: 2019-09-13 ; просмотров: 1049 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector