Номер 3, страница 56 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Какие вещества образуются при взаимодействии растворов кислот с металлами?

Продукты взаимодействия растворов кислот с металлами зависят от двух основных факторов: активности металла и типа кислоты (является ли она кислотой-окислителем).

В общем виде можно выделить два основных сценария взаимодействия.

К этому типу относятся большинство кислот, например, соляная ($HCl$), разбавленная серная ($H_2SO_4$), фосфорная ($H_3PO_4$), уксусная ($CH_3COOH$) и другие. В реакциях с металлами окислителем в них выступает катион водорода $H^+$.

Реакция протекает, если металл стоит в электрохимическом ряду напряжений (ряду активности) левее водорода (например, $Mg, Al, Zn, Fe, Pb$). Металлы, стоящие правее водорода (например, $Cu, Ag, Hg, Au$), с такими кислотами не реагируют.

В результате реакции замещения образуются два вещества: соль и газообразный водород ($H_2$).

Общая схема реакции: Металл (активный) + Кислота (раствор) $\rightarrow$ Соль + Водород

Примеры:

• Взаимодействие цинка с соляной кислотой:
  $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
  (Образуются хлорид цинка и водород)
• Взаимодействие железа с разбавленной серной кислотой:
  $Fe + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$
  (Образуются сульфат железа(II) и водород)

Ответ: при взаимодействии металлов, стоящих в ряду активности до водорода, с растворами неокисляющих кислот образуются соль соответствующего металла и водород.

К этому типу относятся азотная кислота ($HNO_3$) любой концентрации и концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$). В этих реакциях окислителем является не водород, а центральный атом кислотного остатка (азот в степени окисления $+5$ или сера в степени окисления $+6$).

Эти кислоты реагируют с большинством металлов, в том числе и с теми, что стоят в ряду активности после водорода (кроме самых неактивных, как золото и платина). Важной особенностью является то, что водород ($H_2$) в таких реакциях практически никогда не выделяется.

Состав продуктов очень сложен и зависит от активности металла и концентрации кислоты. В общем случае образуются соль, вода и продукт восстановления кислоты.

Примеры с азотной кислотой ($HNO_3$):

• С концентрированной кислотой обычно выделяется бурый газ — диоксид азота ($NO_2$):
  $Cu + 4HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$
• С разбавленной кислотой — бесцветный газ, буреющий на воздухе, — оксид азота(II) ($NO$):
  $3Cu + 8HNO_3 \text{(разб.)} \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$
• С очень разбавленной кислотой и активными металлами могут образовываться оксид азота(I) ($N_2O$), азот ($N_2$) или нитрат аммония ($NH_4NO_3$):
  $4Zn + 10HNO_3 \text{(очень разб.)} \rightarrow 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O$

Примеры с концентрированной серной кислотой ($H_2SO_4$):

• Обычно выделяется газ с резким запахом — диоксид серы ($SO_2$):
  $Cu + 2H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$
• С активными металлами могут образовываться также сера ($S$) или сероводород ($H_2S$):
  $3Zn + 4H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow 3ZnSO_4 + S \downarrow + 4H_2O$

Некоторые металлы, такие как железо ($Fe$), алюминий ($Al$) и хром ($Cr$), пассивируются холодными концентрированными азотной и серной кислотами, то есть покрываются защитной оксидной плёнкой, которая прекращает реакцию.

Ответ: при взаимодействии металлов с кислотами-окислителями (азотной кислотой любой концентрации и концентрированной серной кислотой) образуются соль, вода и различные продукты восстановления кислоты (например, $NO_2, NO, N_2O, SO_2, S, H_2S$). Водород в этих реакциях не выделяется.