Номер 5, страница 126 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 26. Свойства и методы получения металлов. Глава 2. Общие свойства металлов - номер 5, страница 126.

Условие.

5. Укажите в ряду напряжений металлы, вступающие в реакцию:

а) с водой при комнатной температуре;

б) с перегретым водяным паром;

в) с кислотами-неокислителями;

г) с азотной кислотой.

Решение.

Решение 2.

Для ответа на данный вопрос необходимо использовать электрохимический ряд активности (ряд напряжений) металлов. Этот ряд показывает сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.

Ряд активности металлов (фрагмент):

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

Активность металлов уменьшается слева направо.

а) с водой при комнатной температуре

С водой при нормальных условиях (комнатная температура) реагируют самые активные металлы. Это щелочные и щелочноземельные металлы, которые в ряду активности стоят до магния. В результате реакции образуется гидроксид металла и выделяется водород.

Пример реакции с натрием:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Ответ: Металлы, стоящие в ряду напряжений до магния (например, Li, K, Ba, Ca, Na).

б) с перегретым водяным паром

Металлы средней активности, стоящие в ряду от магния до водорода, реагируют с водой при нагревании или с водяным паром. В результате этих реакций образуется оксид металла и водород. Алюминий, хоть и является активным металлом, защищен прочной оксидной пленкой, но при ее удалении также вступает в реакцию.

Пример реакции железа с паром:

$3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4 + 4H_2 \uparrow$

Ответ: Металлы, стоящие в ряду напряжений от магния до водорода (например, Mg, Al, Zn, Fe, Ni).

в) с кислотами-неокислителями

К кислотам-неокислителям относятся, например, соляная кислота ($HCl$) и разбавленная серная кислота ($H_2SO_4$). С ними реагируют все металлы, стоящие в ряду активности левее (до) водорода. Эти металлы способны вытеснять водород из кислот. Металлы, стоящие правее водорода, с такими кислотами не реагируют.

Пример реакции цинка с соляной кислотой:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Ответ: Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода (от Li до Pb).

г) с азотной кислотой

Азотная кислота ($HNO_3$) любой концентрации является сильной кислотой-окислителем. Окислителем в ней выступает атом азота в степени окисления +5 ($N^{+5}$), а не ион водорода $H^+$. Поэтому с азотной кислотой реагируют не только металлы, стоящие до водорода, но и многие металлы после него (например, медь, серебро, ртуть). Водород в ходе таких реакций, как правило, не выделяется. Продукты восстановления азота зависят от активности металла и концентрации кислоты (могут образовываться $NO_2$, $NO$, $N_2O$, $N_2$, $NH_4NO_3$). Не реагируют с азотной кислотой только самые благородные металлы — золото (Au) и платина (Pt).

Пример реакции меди с концентрированной азотной кислотой:

$Cu + 4HNO_{3(конц.)} \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Большинство металлов, за исключением благородных (золота и платины). (Стоит отметить, что некоторые металлы, такие как Fe, Al, Cr, пассивируются концентрированной азотной кислотой).