Номер 210, страница 214 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.210. Приведите пример, когда при реакции азотной кислоты с металлом выделяется водород.

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой-окислителем. В большинстве случаев при ее взаимодействии с металлами выделение водорода ($H_2$) не происходит. Это связано с тем, что окислителем выступает не ион водорода ($H^+$), как в случае с неокисляющими кислотами (например, соляной $HCl$ или разбавленной серной $H_2SO_4$), а нитрат-ион ($NO_3^−$), в котором азот имеет степень окисления +5. Металл восстанавливает азот до более низких степеней окисления, образуя такие продукты, как $NO_2$, $NO$, $N_2O$, $N_2$ или даже ион аммония $NH_4^+$. Продукт восстановления зависит от активности металла и концентрации кислоты.

Однако существует исключение из этого общего правила. Водород может выделяться при реакции очень разбавленной азотной кислоты с наиболее активными металлами, такими как магний (Mg) или марганец (Mn).

Пример такой реакции — взаимодействие магния с очень разбавленной (концентрацией около 1–2%) азотной кислотой. В этих условиях окислительная способность нитрат-иона значительно снижается, и магний, как очень активный металл, начинает реагировать с кислотой по типичному для кислот-неокислителей механизму, вытесняя водород из кислоты.

Уравнение химической реакции:

$Mg(s) + 2HNO_3(\text{очень разб.}) \rightarrow Mg(NO_3)_2(aq) + H_2(g)\uparrow$

В данной реакции магний окисляется (степень окисления меняется с 0 до +2), а водород в составе кислоты восстанавливается (степень окисления меняется с +1 до 0). Следует отметить, что даже при таких условиях параллельно может протекать и процесс восстановления нитрат-иона (например, до нитрата аммония $NH_4NO_3$), однако выделение водорода является значительным, а иногда и преобладающим процессом.

Ответ: Примером реакции, в которой при взаимодействии азотной кислоты с металлом выделяется водород, является реакция магния (Mg) с очень разбавленным раствором азотной кислоты ($HNO_3$): $Mg + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2\uparrow$.