Номер 96, страница 203 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.96. Как объяснить тот факт, что алюминий реагирует с серой только при нагревании, атакой малоактивный металл, как ртуть, – при комнатной температуре?

Решение

Разница в условиях реакции алюминия и ртути с серой объясняется, в первую очередь, состоянием поверхности этих металлов.

Алюминий ($Al$) — химически активный металл. Однако на воздухе его поверхность мгновенно покрывается очень тонкой, но плотной и прочной оксидной пленкой ($Al_2O_3$). Эта пленка является химически инертной и защищает (пассивирует) металл от дальнейшего взаимодействия с большинством реагентов, включая серу, при обычных условиях. Чтобы реакция началась, необходимо разрушить этот защитный слой. Нагревание сообщает системе необходимую энергию активации для преодоления этого барьера. При высокой температуре структура пленки нарушается, и атомы алюминия получают возможность контактировать и реагировать с серой с образованием сульфида алюминия:
$2Al + 3S \xrightarrow{t^\circ} Al_2S_3$

Ртуть ($Hg$), напротив, является малоактивным металлом. В отличие от алюминия, на поверхности ртути при комнатной температуре отсутствует прочная защитная оксидная пленка. Кроме того, ртуть — единственный металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии при комнатной температуре. Это обеспечивает очень большую площадь соприкосновения и тесный контакт между жидкой ртутью и порошком серы при их смешивании. Из-за отсутствия пассивирующего слоя реакция может протекать самопроизвольно, без дополнительного нагрева, несмотря на низкую химическую активность самой ртути. Этот процесс используется для обезвреживания пролитой ртути (демеркуризации), так как образующийся сульфид ртути(II) — это твердое, нелетучее и гораздо менее токсичное вещество:
$Hg + S \rightarrow HgS$

Таким образом, кажущееся противоречие — более активный металл реагирует в более жестких условиях — объясняется наличием пассивирующей пленки на поверхности алюминия, для преодоления которой требуется энергия.

Ответ: Алюминий реагирует с серой только при нагревании, так как его поверхность покрыта прочной защитной оксидной пленкой ($Al_2O_3$), для разрушения которой требуется энергия. Ртуть, хотя и является малоактивным металлом, не имеет такой пленки на своей поверхности и, будучи жидкостью, обеспечивает хороший контакт с серой, что позволяет реакции протекать при комнатной температуре.