Взаимодействие металлов с растворами солей.

Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами

При взаимодействии с неметаллами концентрированная азотная кислота восстанавливается до диоксида азота, а разбавленная – до монооксида азота.

Например:

Fe(NO3)2 + HNO3(конц.) = Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

P + HNO3(разб.) + H2O = H3PO4 + NO

S + HNO3(разб.) = SO2 + NO + H2O

Na2S + HNO3(разб.) = S¯ + NO + NaNO3 + H2O

Причины разрушения металлов (окисления, химической коррозии) в растворах солей могут быть различными в зависимости от состава конкретной системы, с которой контактирует металл. Чаще всеговстречаются следующие случаи.

1.Металл + раствор соли менее активного металлас большим по величине СЭПОТ: Zn +2AgNO3 = Zn(NO3 )2+2 Ag

Eo(Zn2+/Zno) = -0,76B (более акт.металл); Eo(Ag+/Ago) = +0,8B

о = 0,8 – (-0,76) = 1,56В.

Более активный металл – цинк вытесняет менее активный металл – серебро из раствора соли. При этом более активный цинк окисляется катионами менее активного металла Ag+.

Вывод: любой металл в ряду стандартных электродных потенциалов обладает способностью вытеснять все нижестоящие за ним металлы из растворов их солей.

Однако это не означает, что вытеснение обязатель­но происходит во всех случаях. Например, алюминий вытесняет медь из раствора хлорида меди (II) СuСl2, но практически не вытесняет ее из раствора сульфата меди (II) CuS04. Это объясняется тем, что хлорид-ион Сl- быстро разрушает защитную поверхностную пленку на алюминии, а сульфат-ион SO42-практически не разрушает ее.

2.Металл + раствор соли более активного металла с меньшим по величине СЭПОТ.

Рассмотрим примеры:

а) Fe + Mg(NO3)2 + H2O = Eo(Fe2+/Feo) = - 0,44B Eo(Mg2+/Mgo) = -2,37B DЕо = -2,37 – (-0,44) < 0 – реакция т/д невозможна.

Однако, нитрат магния подвергается гидролизу (в состав соли входит катион слабого основания и сильной кислоты), и реакции среды будет кислая. Запишем уравнение гидролиза той ступени, которая практически идет:

Mg(NO3)2 + H2O = MgOHNO3 + HNO3 /х4 среда кислая рН < 7

Образующаяся кислота взаимодействует с железом:

Fe + 4НNO3 (разб.) = Fe(NO3)3 + 2Н2О + NО

Складываем эти два уравнения, умножая первое на 4, с учетом 4-х молей кислоты. т.к. вся образующаяся кислота расходуется на окисление железа:

Fe + 4Mg(NO3)2 + 2H2O = Fe(NO3)3 + NО + 4MgOHNO3

В данном растворе железо окисляется разбавленной азотной кислотой, образующейся при гидролизе нитрата магния.

б) Al + K2S + H2O =

-1,66B -2,9B DЕо = -2,9 – (-1,66) < 0 – реакция т/д невозможна. Вторая возможность протекания реакция – за счет гидролиза. Рассмотрим по стадиям эту реакцию, начиная с гидролиза соли и учитывая оксидную пленку на металле:

1) K2S + H2O = КОН + КНS / x 2 рН > 7, среда щелочная. Далее протекает взаимодействие алюминия с раствором щелочи. Поскольку оксид алюминия, покрывающий поверхность металла, обладает амфотерными свойствами, он легко растворяется в щелочной среде и металл будет окисляться водой, как показано ниже.

Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K[Cr(OH)4]

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3¯ + 3H2

Al(OH)3¯ + KOH = K[Al(OH)4] /x2

Складывая два последних уравнения реакций, получаем:

2) 2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] +3H2

Для написания окончательного уравнения реакции (б), протекающей в данной системе, необходимо суммировать уравнения 2 и 3:

2Al + 2K2S + 8H2O = 2K[Al(OH)4] + 2KHS + 3H2

Вывод: При взаимодействии менее активного металла причиной его окисления является взаимодействие с продуктами гидролиза соли – кислотой или щелочью.

Примечание. Возможны другие виды взаимодействия металлов с раствором соли. Все зависит от конкретной системы, например:

Fe + 2FeCl3 + (H2O) = 3FeCl3

Если активности металла близки, то возможно одновременное вытеснение металла из состава соли и взаимодействие окисляющегося металла с продуктами гидролиза соли.

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

79 − 69 =