ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КИСЛОТ С МЕТАЛЛАМИ И ИХ ОКСИДАМИ

Если металл в кислоту попадет,

Соль получается и водород …

Запомним  эти строчки: очень часто металлы и кислоты могут взаимодействовать друг с другом» и при этом действительно получаются соль   и   водород:

                      Fe  +  2HCl   →    FeCl2  +  H2

Атомы металла как бы занимают место атомов водорода в молекуле кислоты. Поэтому атомы водорода, вытесненные металлом, объединяются в молекулы и выделяются в виде газа.

Таким способом мы уже получали водород. Сразу отметим две важные вещи:

  • He из всякой кислоты при такой реакции выделяется водород. Например, в реакциях азотной кислоты с металлами  водород никогда не выделяется, а получаются нитрат этого металла, вода и газообразное соединение азота или просто газ азот.
  • Не всякий металл способен вытеснить водород из кислоты. Как люди неодинаковы по своим силам, так и металлы неодинаковы по своей химической активности. Есть металлы настолько активные, что их даже нельзя оставить на воздухе: они тут же окисляется кислородом. Это литий, натрий, калий, кальций, некоторые другие металлы. Их хранят в банках под слоем керосина или специального минерального масла. Зато есть металлы, которые вообще не любят вступать в какие-либо реакции — золото, платина.

Если расположить металлы в ряд от самых активных до самых ленивых, то вот что получится:

   K   Na   Ba   Ca   Mg   Al   Zn   Fe   Ni   Sn   Pb   H2  Cu  Hg   Ag   Au   Pt

Как видим, самые активные металлы находятся в левой части ряда. Чем правее металл расположен в этом ряду, тем его химическая активность ниже, тем менее охотно он вступает во взаимодействие, например, с кислотами. Назовем этот порядок рядом активности металлов.

Почему же в ряду металлов оказался водород? А вот почему: он как бы разделяет две группы металлов. Те металлы, знаки которых находятся левее знака водорода в этом ряду, могут взаимодействовать о кислотами (кроме азотной и концентрированной серной),  вытесняя из них водород. Металлы, расположенные правее знака водорода, водород из кислот вытеснять не могут.

А теперь поучимся писать уравнения реакций металлов с кислотами.

  Al  +  HCl →   ?

  1. Сначала смотрим в ряд активности металлов: может ли алюминий вытеснять водород из кислот? Оказывается, может.
  2. Затем, вспомнив строчки в начале параграфа, дописываем схему реакции — составляем по валентности формулу полученной соли и рядом с ней пишем формулу газообразного водорода  H2:

                     Al  +  HCl  →   AlCl3  +  H2

  1. Уравниваем коэффициентами число атомов всех элементов в обеих частях уравнения:

                    2Al  +  6HCl   →   2AlCl3  +  3H2

Уравнение готово. Вот другой пример: медь + фосфорная кислота:

                                     Cu  +  H3PO4   → ?

Смотрим в ряд активности: знак меди записан правее знака водорода, значит медь не вытесняет водорода из кислот, и эта реакция невозможна. Перечеркиваем стрелку, правую часть уравнения реакции не пишем.

А теперь о взаимодействии кислот с оксидами металлов.

Проведем опыт: в пробирку с черным порошком оксида меди (II) CuO прильем бесцветный раствор серной кислоты. Признаков реакции вроде бы нет. Встряхнем смесь — та же картина. Попробуем осторожно подогреть жидкость в пробирке. После недолгого кипения окажется, что черный порошок исчез, а раствор из бесцветного стал голубым. Что произошло?

Два признака — растворение оксида меди и изменение цвета раствора -показывают, что реакция состоялась. Однако газ при этом не выделялся. Чтобы убедиться в этом, можно провести такую же реакцию без нагревания: смесь оксида меди и раствора серной кислоты в пробирке оставим на несколько дней, время от времени встряхивая ее для перемешивания. Результат будет таким же: раствор посинеет, порошок растворится, но выделения  газа мы не обнаружим. Реакция протекает по уравнению:

                   CuO  +  H2SO4   →   CuSO4  +  H2O

Атомы меди занимают место атомов водорода в кислоте, превращая ее в соль. Но зато и водород не остается одиноким; он соединяется с атомами кислорода из бывшего оксида, и образуются молекулы воды.

Если представить в шутку, что у молекул оксида металла и кислоты есть «голова» и «хвост», то можно сказать, что «головы» обмениваются «хвостами», и образуются новые молекулы:

               Cu-O  +  H2 -SO4   →   Cu-SO4  +  H2-O

Не будем забывать, что состав молекулы сложного вещества зависит от валентности входящих в нее элементов. В этой реакции формула соли сразу получается такой, как нужно, и коэффициенты здесь тоже не требуются. Но может быть сложнее: формулы  полученных  солей составляем самостоятельно и расставляем коэффициенты в уравнениях реакций   тоже самостоятельно:

             K2O  +  HCl   →                         CaO  +  H3PO4    

             Al2O3  +  HNO3  →                     K2O  +  H3PO4  → 

             Fe2O3  +  H2SO4  →                   Al2O3  +  HCl   → 

Главное — запомнить, что везде, где соединяются атомы водорода и кислорода, обязательно получается вода  H2O. Составить формулу соли, зная валентность металла и кислотного остатка, мы тоже умеем. Остается уравнять число атомов в каждой части уравнения реакции. В тетради составь полные уравнения этих реакций. Вспомним и продолжим стишок:

Если металл в кислоту попадет,

Соль получается и водород,

А у оксида металла всегда

Здесь образуются соль и вода.

 

Очень важное примечание: с кислотами могут реагировать оксиды всех металлов. Это не зависит от положения металла в ряду активности.

А теперь о практическом применении сведений из этой темы.   Налет на поверхности металлического предмета — это обычно оксид этого металла. Раз оксиды всех металлов реагируют с кислотами, значит, можно очистить любой металл от оксида с помощью кислоты. Для этого надо как следует потереть поверхность металла тряпочкой, смоченной в кислоте (работать в перчатках из резины!). Затем нужно обязательно промыть металл водой и вытереть его насухо, иначе кислота, съев оксид, примется и за металл.

О других свойствах кислот узнаем  в следующих темах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *