Взаимодействие металлов с кислотами. Химические реакции Металл плюс кислота равно

По химическому составу соли классифицируют на средние, кислые, основные и двойные .

Отдельным типом солей являются комплексные соли (соли с комплексными катионами или анионами) . В формулах этих солей комплексный ион заключён в квадратные скобки.
Комплексные ионы - это сложные ионы, состоящие из ионов элемента (комплексообразователя) и связанных с ним нескольких молекул или ионов (лигандов).

Примеры комплексных солей приведены ниже.
а) С комплексным анионом:

K 2 [ PtC l] 4 - тетрахлороплатинат( II ) калия,
K 2 [ PtCl ] 6 - гексахлороплатинат( IV ) калия,

К 3 [ Fe (CN ) 6 ] - гексацианоферрат( III ) калия.

Б) С комплексным катионом:

[ Cr (NH 3 ) 6 ] Cl 3 - хлорид гексаамминхрома ( III ),

[ Ag (NH 3 ) 2 ] Cl - хлорид диамминсеребра ( I )
[Cu ( NH 3 ) 4 ]SO 4 -сульфат тетраамминмеди ( II )

Растворимые соли при растворении в воде диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков.
NaCl → Na + + Cl -
K 2 SO 4 → 2K + + SO 4 2-
Al(NO3)3 → Al 3+ + 3NO 3 -

1. Металл + неметалл = соль
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2. Металл + кислота = соль + водород
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Металл + соль = другой металл + другая соль
Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4

4. Кислота + основный (амфотерный) оксид = соль + вода
3H 2 SO 4 +Al 2 O 3 =Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

5. Кислота + основание = соль + вода
H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
При неполной нейтрализации многоосновной кислоты основанием получают кислую соль :
H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O
При неполной нейтрализации многокислотного основания кислотой получают основную соль :
Zn (OH ) 2 + HCl = ZnOHCl + H 2 O

6. Кислота + соль = другая кислота + другая соль (для этой реакции используют более сильную кислоту)
AgNO 3 + HCl = AgCl + HNO 3
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

7. Основный (амфотерный) оксид + кислота = соль + вода
CaO + 2HCl = CaCl 2 +H 2 O

8. Основный оксид + кислотный оксид = соль
Li 2 O+CO 2 = Li 2 CO 3

9. Кислотный оксид + основание = соль + вода
SO3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

10. Щёлочь + соль = основание + другая соль
CuSO 4 + 2NaOH = Cu (OH ) 2 + Na 2 SO 4

11. Реакция обмена между солями: соль(1) + соль (2) = соль(3) + соль(4)
NaCl + AgNO 3 =Na NO 3 + AgCl

12. Кислые соли могут быть получены действием избытка кислоты на средние соли и оксиды:
Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 = 2NaHSO 4
Li 2O + 2H 2 SO 4 = 2LiHSO 4 + H 2 O

13. Основные соли получают при осторожном добавлении небольших количеств щелочей к растворам средних солей:
AlCl 3 + 2NaOH = Al(OH) 2 Cl + 2NaCl

1. Соль + щёлочь = другая соль + другое основание
CuCl 2 + 2KOH = 2KCl + Cu(OH) 2

2. Соль + кислота = другая соль + другая кислота
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

3. Соль(1) + соль (2) = Соль(3) + соль(4)
Na 2 SO 4 + BaCl 2 =2NaCl + BaSO 4

4. Соль + металл = другая соль + другой металл (согласно электрохимическому ряду напряжений металлов)
Zn + Pb(NO 3) 2 = Pb + Zn(NO 3) 2

5. Некоторые соли разлагаются при нагревании
CaCO 3 = CaO + CO 2
KNO 3 = KNO 2 + O 2

Специфические химические свойства солей зависят от того, какой катион и какой анион образуют данную соль.

Задание 1. Из приведённого перечня выберите соли, назовите их, определите тип.
1) КNO 2 2) LiOH 3) CaS 4) CuSO 4 5) P 2 O 5 6) Al(OH) 2 Cl 7) NaHSO 3 8) H 2 SO 4

Задание 2. С какими из перечисленных веществ может реагировать а) BaCl 2 б) CuSO 4 в) Na 2 CO 3 ?
1)Na 2 O 2)HCl 3)H 2 O 4) AgNO 3 5)HNO 3 6)Na 2 SO 4 7)BaCl 2 8)Fe 9)Cu(OH) 2 10) NaOH

I) Кислота + металл = соль

1. Стоящие до Н металлы в ряду напряженности вытесняют из сильных кислот Н.

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ,

2. Стоящие после Н металлы вытесняют другие газы.

3Cu + 8HNO 3(разб) = 3Сu (NO 3) 2 +2NO+4H 2 O

II) Кислота + основание (р-я нейтролизации)

H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O.

III) Кислота + основный оксид

H 2 SO 4 + Na 2 O = Na 2 SO 4 + 2H 2 O.

IV) Кислоты реагируют с солями, если реагирующая кислота сильнее, чем соль или если образуется осадок.

HCI + AgNO 3 → AgCI + HNO 3

Получение.

1. Кисл.оксид + вода

SO 3 +H 2 O=H 2 SO 4
CO 2 +H 2 O=HCO 3

2. Бескислородные кислоты

o Взаимодействие простых веществ

o При действии на соли сильными кислотами, выделяются более слабые.

K 2 S + 2HNO 3 = 2KNO 3 + H 2 S

8.Соли, их классификации, химические свойства и получение.

Соли – сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков.

Классификация.

1.Средние соли – все атомы водорода в кислоте замещены металлом.

2.Кислые соли – не все атомы водорода в кислоте замещены металлом. Разумеется, кислые соли могут образовывать только двух- или многоосновные кислоты. Одноосновные кислоты кислых солей давать не могут: NaHCO 3 , NaH 2 PO 4 ит. д.

3. Соли основные - можно рассматривать как продукты неполного, или частичного, замещения гидроксильных групп оснований кислотными остатками: Аl(OH)SO 4 , Zn(OH)Cl и т.д.

4. Двойные соли – атомы водорода двух- или многоосновной кислоты замещены не одним металлом, а двумя различными: NaKCO 3 , KAl(SO 4) 2 и т.д.

Комплексные соли

Химические свойства.

Некоторыесоли разлагаются при нагревании

CaCO 3 = CaO + CO 2

2)Соль + кислота= новая соль и новая кислота. Для осуществление этой реакции необходимо, чтобы кислота была более сильная чем соль, на которую воздействует кислота:

2NaCl + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2HCl.

3)Соль + основание = новая соль и новое основание:

Ba(OH) 2 + Mg SO 4 → BaSO 4 ↓ + Mg(OH) 2 .

4)Соль + Соль = новая соль

NaCl + AgNO 3 → AgCl + NaNO 3 .

Взаимодействуют с металлами(левее металла, входящего в состав соли)

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu↓.

Получение.

1. Кислота+основание

3 . Основание + кисл.оксид

5 . Кислота+соль

7 . Соль+соль

9 . Металл+неметалл

9.Растворы. Виды дисперсных систем. Примеры. Процентная концентрация растворов. Решить задачу на процентную концентрацию.

Растворы – это гомогенная физико-химическая система, состоящая из 2-х или более компонентов и продуктов их взаимодействия.

Важной характеристикой раствора является его состав.

Компоненты агрегатное состояние которых не меняется при образовании раствора называют растворителем. Если оба компонента до растворения находились в одинаковом агр.состоянии (этанол и вода), то растворителем является тот,кто в избытке

Растворы могут находиться в разных агр.состояниях:

1) Газовые (воздух)

2) Жидкие (Водные и неводные:спиртовые и масляные)

3) Твердые (сплавы металлов)

Растворимостью вещества называется способность его частиц равномерно распределяться между частицами растворителя.

Концентрацией раствора называют количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.

I) Массовая доля растворенного вещества

II) Молярная концентрация вещества (См) – отношение количества вещества к объему раствора

Реакция 1. Металл + кислота = соль + водород

Тип реакции - реакция замещения .
Признак реакции - выделение газа.

При составлении уравнений реакций не забывать, что водород выделяется в виде двухатомных молекул H 2 !

Осуществимость - необходимо выполнение двух условий:
1) с кислотами (кроме азотной и концентрированной серной) реагируют только металлы, находящиеся в ряду активностей металлов до водорода (см. схему);
2)при реакции металлов с азотной и концентрированной серной кислотами водород не выделяется , эти кислоты действуют на металлы по своим законам. Кремниевая кислота вообще не реагирует с металлами , потому что не растворяется в воде.

Пример: С какими из перечисленных веществ вступает в реакцию хлороводородная (соляная) кислота: Na 2 О, Сu, SO 3 , Zn? Составьте уравнения возможных реакций.

1. Определяем принадлежность заданных в условий веществ к соответствуюцим классам и тут же проверяем, реагируют ли они с кислотами. Получается:

Na 2 О - основный оксид - реагирует (получается соль и вода);

Си - металл, находящийся в ряду активности после водорода, - не реагирует;

SOз - кислотный оксид - не реагирует;

Zn - металл, находящийся в ряду активности до водорода, - реагирует (получается соль и водород).

2. Чтобы составить уравнения реакций, определим валентность металлов (натрий - I, цинк - II) и составим формулы солей учитывая, что валентность кислотного остатка Сl составляет I. Осталось записать уравнения реакций:

Na 2 О + 2НСl = 2NaCl + Н 2 О;
Zn + 2НСl= ZnCl 2 + H 2 .

Реакция 2. основный оксид + кислота = соль + вода
Тип реакции - реакция обмена .
Составить уравнение этой реакции проще, чем уравнение реакции 1, потому что формула кислоты нам уже известна; зная ее, просто получить и формулу кислотного остатка, и его валентность.
Дальше поступаем так же, как и в предыдущем примере. При составлении уравнения реакции не забудем, что выделяется вода!

Пример: Составьте уравнение реакции между оксидом алюминия и хлороводородной кислотой.

1. Вспомним формулу хлороводородной кислоты - НСl, ее остаток Сl(хлорид) имеет валентность I.
2. По периодической системе Д.И. Менделеева установим, что валентность алюминия III и формула его оксида Аl2Оз.
3. Составим формулу продукта реакции - соли (хлорида алюминия): АlСlз.
4. Запишем уравнение реакции и подберем в нем коэффициенты:

Аl2Оз + 6HCl = АlСlз + 3H2O

Реакция 3. Основание + кислота = соль + вода

Эта реакция носит специальное название - реакция нейтрализации, потому что в ходе ее кислота и основание как бы взаимно уничтожаются.

Тип реакции - реакция обмена.

Признаки реакции: выделение тепла, изменение окраски индикатора, для нерастворимых гидроксидов- исчезновение осадка.

Чтобы составить уравнение реакции нейтрализации нужно сделать следующее:

1) определить валентности металла и кислотного остатка;

2) составить формулу образующейся соли;

3) записать уравнение реакции и подобрать коэффициенты.

(фото как из малинового раствора при добавлении кислоты получается прозрачный раствор; фото2 –к голубому осадку прилили кислоту и он растворился)

Реакция между кислотой и основанием в результате которой образуется соль и вода называется реакцией нейтрализации .

NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Реакция 4. Кислота + соль = новая кислота + новая соль

Тип реакции - реакция обмена .
Признаки реакции - выпадение осадка или выделение газа. Осуществимость: реакция возможна, если получается нерастворимая соль (см таблицу растворимости) или нерастворимая, нестойкая или летучая кислота.

Полезно знать: что среди важнейших кислот, содержащихся в таблице:

• нерастворимая - кремниевая (H 2 SiO 3);
• нестойкие - угольная (Н 2 СОз = H 2 O + CO 2) и сернистая (Н 2 SОз = Н 2 О + SO 2);
• летучие - сероводородная (H 2 S), а также НСl, HBr, HI, НNОз - но только в отсутствии воды и при нагревании.

Чтобы составить уравнение реакции, надо проделать следующие операции:
1) составить схему реакции, для чего определить формулы получающихся соли и кислоты (в этом лучше всего поможет таблица растворимости или знание валентности);
2) проверить условие осуществимости реакции (таблица поможет и в этом);
3) если реакция осуществима - записать уравнение реакции. Если получаются угольная или сернистая кислоты - сразу записать продукты их разложения (оксид и воду).

HCl + AgNO 3 = AgCl â + HNO 3

Выполните предложенные упражнения:

1.Закончите уравнения реакций и подберите коэффициенты:
а) СаО+НзРО4 -> б) Na2О +Н2СОз ->
в) Fе2Оз + H2SО4 -> г) ZnO + HNО3 ->
2.Составьте уравнения реакций между веществами: а) иодоводородная кислота и оксид бария; б) серная кислота и оксид железа (III); в) азотная кислота и оксид лития; г) фосфорная кислота и оксид калия.

Химические реакции

Определение продуктов химической реакции по формулам исходных веществ

Правила определения продуктов химической реакции по формулам исходных веществ

Рассмотрим алгоритм одного из самых важных этапов в составлении химического уравнения – этап определения продуктов реакции по формулам исходных веществ.

Правило 1. Реакция кислоты с основанием происходит с образованием соли и воды.

HNO3 + Fe(OH)3 ® Fe(NO3)3 + H2O

кислота основание соль вода

Правило 2. Реакция кислоты с оснóвным оксидом происходит с образованием соли и воды.

H2SO4 + K2O ® K2SO4 + H2O

Правило 3. Реакция кислоты с металлом происходит с образованием cоли и водорода .

H3PO4 + Na ® Na3PO4 + H2 ­

кислота металл соль водород

В этом случае тоже образуется соль, но вместо воды получается ВОДОРОД - летучее вещество (газ), поэтому, справа от молекулы водорода записывают стрелку вверх Н2 ­.

Железо Fe, реагируя с растворами кислот (кроме азотной кислоты HNO3), всегда образует соли с валентностью II, например:

HCl + Fe ® FeCl2 + H2 ­

кислота металл соль водород

Правило 4. Реакция соли с металлом происходит с образованием соли и металла.

CuCl2 + Zn ® ZnCl2 + Cu ¯

cоль металл соль металл

Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее (вспомните «лесенку» в таблице)

В этом случае другая соль образуется из исходного металла и кислотного остатка исходной соли. При этом образующийся металл выпадает в осадок ¯, так как, металлы в воде не растворяются.

Железо, реагируя с растворами солей, всегда образует новые соли с валентностью II, например:

AgNO3 + Fe ® Fe(NO3)2 + Сu ¯

cоль металл соль металл

Правило 5. Реакция соли с солью происходит с образованием двух других солей.

AgNO3 + FeCl3 ® AgCl ¯ + Fe(NO3)3

соль соль соль соль

Правило 6. Реакция соли с основанием происходит с образованием другого основания и другой соли.

NaOH + CuSO4 ® Cu(OH)2 + Na2SO4

основание соль основание соль

Правило 7. Реакция основания с кислотным оксидом происходит с образованием соли и воды.

KOH + SO3 ® K2SO4 + H2O

основание кислотный соль вода

К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов , которым соответствуют кислородсодержащие кислоты (см. §).

Чтобы определить по кислотному оксиду соль какой кислоты должна образоваться, необходимо путем “сложения” добавить к формуле кислотного оксида одну или несколько молекул воды. Если в оксиде 1 атом неметалла добавить 1 молекулу воды. Результат сложения разделить на два:

Кислотный оксид

серной кислоты:

Кислотный оксид

угольной кислоты:

Кислотный оксид

сернистой кислоты:

Кислотный оксид

кремниевой кислоты:

С оксидами, в которых содержится 2 атома неметалла, поступают следующим образом. К оксиду азота (V) (N2O5) необходимо добавить 1 молекулу воды, к оксиду фосфора (V) (P2O5) 3 молекулы воды. Результат сложения разделить на два:

Кислотный оксид азотной кислоты

Кислотный оксид фосфорной кислоты

Правило 8. Реакция оснóвного оксида с кислотным оксидом происходит с образованием соли.

Na2O + CO2 ® Na2CO3

оснóвный кислотный соль

оксид оксид

Принцип нахождения кислотного остатка образующейся соли объяснён в правиле 7.

Правило 9. Реакция кислоты с cолью происходит с образованием другой соли и другой кислоты.

HCl + K2S ® KCl + H2S

кислота соль соль кислота

Если в результате реакций этого типа получаются угольная H2CO3 или сернистая H2SO3 кислоты, то записывают не их формулу, а формулу соответствующего им кислотного оксида и воды, потому что, эти кислоты имеют непрочные молекулы разлагающиеся при образовании:

K2CO3 + HNO3 ® KNO3 + CO2 ­ + H2O

их записывают вместо молекул H2CO3

CaSO3 + HCl ® CaCl2 + SO2 ­ + H2O

их записывают вместо молекул H2SO3

Если вам необходимо найти алгоритм конкретной реакции, определите классы реагирующих веществ и посмотрите в маленькое оглавление:

Вещества каких классов реагируют

На какой странице можно

найти информацию

1. Реакция кислоты с основанием……………….………………..

2. Реакция кислоты с оснóвным оксидом……….………………..

3. Реакция кислоты с металлом………………….………………..

4. Реакция соли с металлом……………………………………….

5. Реакция соли с солью………………………….………………..

6. Реакция соли с основанием……………………………………..

7. Реакция основания с кислотным оксидом…………………….

8. Реакция оснóвного оксида с кислотным оксидом…………….

9. Реакция кислоты с cолью……..……………….………………..

Если данная вам реакция не подходит ни под один из типов в оглавлении, значит, либо эта реакция невозможна, либо вы её изучите позднее в 9-11 классах.

Перед вами стоит цель научиться по формулам исходных веществ определять продукты в химических реакциях и записывать их схемы.

Примеры рассуждений при выполнении упражнений

Тип 1. Кислота + Основание ®

Задание 1. Составьте схему реакции: H2SO4 + Al(OH)3 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

кислота основание

H2SO4 + Al(OH)3 ®

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с основанием.

КИСЛОТА + ОСНОВАНИЕ ® СОЛЬ + ВОДА

3. В правой части схемы запишите рядом металл основания Al и кислотный остаток кислоты SO4. Поставьте знак плюс и напишите формулу воды H2O.

кислота основание соль вода

H2SO4 + Al(OH)3 ® Al SO4 + H2O

кислота основание III II вода

H2SO4 + Al(OH)3 ® Al2(SO4)3 + H2O

Тип 2. Кислота + Осн ó вный оксид ®

Оснóвные оксиды состоят из металла и кислорода. Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее

Задание 2. Составьте схему реакции: HNO3 + BaO ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

кислота оснóвный оксид

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с оснóвным оксидом.

КИСЛОТА + ОСНÓВНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ + ВОДА

3. В правой части схемы запишите рядом металл оснóвного оксида Ва и кислотный остаток кислоты NO3. Поставьте знак плюс и напишите формулу воды H2O.

кислота оснóвный оксид соль вода

HNO3 + BaO ® BaNO3 + H2O

4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления

кислота оснóвный оксид II I вода

HNO3 + BaO ® Ba(NO3)2 + H2O

Тип 3. Кислота + Металл ®

Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее

Задание 3. Составьте схему реакции: Mg + H3PO4 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

кислота металл

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции кислоты с металлом.

КИСЛОТА + МЕТАЛЛ ® СОЛЬ + H2 ­

3. В правой части схемы запишите рядом металл Mg и кислотный остаток кислоты PO4. Поставьте знак плюс и напишите формулу водорода H2.

Кислота металл соль водород

H3PO4 + Mg ® Mg PO4 + H2 ­

4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления

кислота металл II III водород

H3PO4 + Mg ® Mg3(PO4)2 + H2 ­

Тип 4. C оль + Металл ®

Как металл отличить от неметалла было рассмотрено ранее

Задание 4. Составьте схему реакции: AgNO3 + Zn ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

cоль металл

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции соли с металлом:

СОЛЬ + МЕТАЛЛ ® ДРУГАЯ СОЛЬ + ДРУГОЙ МЕТАЛЛ ¯

3. В правой части схемы запишите рядом исходный металл Zn и кислотный остаток соли NO3. Поставьте знак плюс и напишите формулу металла из исходной соли Ag.

Cоль металл соль металл

AgNO3 + Zn ® ZnNO3 + Ag ¯

4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления

cоль металл II I металл

AgNO3 + Zn ® Zn(NO3)2 + Ag ¯

Тип 5. C оль + Соль ®

Задание 5. Составьте схему реакции: BaCl2 + Fe2(SO4)3 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

соль соль

BaCl2 + Fe2(SO4)3 ®

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции между солями:

СОЛЬ + СОЛЬ ® ДРУГАЯ СОЛЬ + ДРУГАЯ СОЛЬ

В этом случае две новых соли образуются в результате обмена составными частями исходных солей.

3. В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - двух солей, поменяв местами в исходных солях металлы.

соль соль соль соль

BaCl2 + Fe2(SO4)3 ® FeCl + BaSO4

4. Составьте формулы образующихся солей по валентности или степени окисления

Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных солях.

II III III I II II

BaCl2 + Fe2(SO4)3 ® FeCl3 + BaSO4

соль соль соль соль

Тип 6. C оль + Основание ®

Задание 6. Составьте схему реакции: NaOH + MgSO4 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

основание соль

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основания с солью:

СОЛЬ + ОСНОВАНИЕ ® СОЛЬ + ОСНОВАНИЕ

В этом случае другая соль и другое основание образуются в результате обмена составными частями исходных соли и основания.

3. В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и основания, поменяв местами в исходных веществах металлы.

основание соль основание соль

NaOH + MgSO4 ® MgOH + NaSO4

4. Составьте формулы образующихся веществ по валентности или степени окисления

Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных веществах.

NaOH + MgSO4 ® Mg(OH)2 + Na2SO4

основание соль основание соль

Тип 7. Основание + Кислотный оксид ®

Задание 7. Составьте схему реакции: KOH + CO2 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

кислотный

основание оксид

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основания с кислотным оксидом:

ОСНОВАНИЕ + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ + ВОДА

3. В правой части схемы запишите составные части соли: металл основания Ba и кислотный остаток SO4 той кислоты H2SO4, которая соответствует исходному кислотному оксиду SO3.

Поставьте знак и напишите формулу воды Н2О.

кислотный

основание оксид соль вода

KOH + CO2 ® KCO3 + H2O

4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления

Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основании.

KOH + CO2 ® K2CO3 + H2O

основание кислотный соль вода

Тип 8. Оснóвный оксид + Кислотный оксид ®

В этом случае соль образуется в результате кислотно-оснóвной реакции. Чтобы составить формулу соли, необходимо понимать какая кислота соответствует кислотному оксиду (см. правило 7).

Задание 8. Составьте схему реакции: Na2O + P2O5 ®

Что необходимо сделать

Выполненное действие

1. Определите к каким классам, принадлежат реагирующие вещества

оснóвный кислотный

оксид оксид

2. Вспомните, какие вещества получаются в результате реакции основного оксида с кислотным оксидом:

ОСНОВНОЙ ОКСИД + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД ® СОЛЬ

3. В правой части схемы запишите составные части соли: металл оснóвного оксида Na и кислотный остаток PO4 той кислоты H3PO4, которая соответствует исходному кислотному оксиду P2O5.

оснóвный кислотный

оксид оксид соль

Na2O + P2O5 ® NaPO4

4. Составьте формулу образующейся соли по валентности или степени окисления

Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном оснóвном оксиде.

б) Li + H3PO4 ® Li3PO4 + H2O

в) Zn(NO3)2 + LiOH ® ZnOH + Li(NO3)2

г) CаO + SO3 ® CaSO3

д) H2SO4 + Al2O3 ® Al2(SO4)3 + H2O

Задание 2Т. В каких схемах неправильно

а) K2S + CuCl2 ® KCl2 + CuS

б) Fe + H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + H2

в) CO2 + K2O ® K2CO3

г) AgNO3 + Zn ® Zn(NO3)2 + Ag

д) KOH + SO2 ® S(OH)4 + K2O

Задание 3Т. В каких схемах правильно записаны формулы продуктов химической реакции:

а) Na3PO4 + CuCl2 ® CuPO4 + NaCl

б) BaCO3 + HNO3 ® Ba(NO3)2 + CO2 + H2O

в) Fe + CuSO4 ® FeSO4 + Cu

г) Cr2O3 + HCl ® CrCl3 + H2

д) N2O5 + NaOH ® NaNO3 + H2O

Задание 4Т. В каких схемах неправильно записаны формулы продуктов химической реакции:

а) SO3 + KOH ® K2SO3 + H2O

б) Na2SO3 + H3PO4 ® Na3PO4 + SO2 + H2O

в) HNO3 + CuO ® Cu(NO3)2 + H2O

г) Al2(SO4)3 + NaOH ® Al(OH)3 + Na2SO4

д) K + H2SO4 ® K2SO4 + H2O

Задание 5.

а) Cr2O3 + HNO3 ®

в) Fe(OH)3 + HCl ®

г) SO2 + NaOH ®

д) Fe + AgNO3 ®

е) Cr(OH)3 + H2SO4 ®

ж) SO3 + Na2O ®

з) Na2CO3 + HCl ®

и) Ca(OH)2 + FeCl3 ®

к) P2O5 + KOH ®

Задание 6. Запишите формулы продуктов в схемах химических реакций:

а) Al2(SO4)3 + BaCl2 ®

б) Mg(NO3)2 + NaOH ®

в) CaO + P2O5 ®

г) Сr2S3 + H3PO4 ®

д) Ag2O + HCl ®

е) CrCl3 + AgNO3 ®

ж) H3PO4 + Zn ®

з) HNO3 + Fe2O3 ®

и) Fe + Cu(NO3)2 ®

ОТНОШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ К КИСЛОТАМ

Чаще всего в химической практике используются такие сильные кислоты как серная H 2 SO 4 , соляная HCl и азотная HNO 3 . Далее рассмотрим отношение различных металлов к перечисленным кислотам.

Соляная кислота ( HCl )

Соляная кислота – это техническое название хлороводородной кислоты. Получают ее путем растворения в воде газообразного хлороводорода – HCl . Ввиду невысокой его растворимости в воде, концентрация соляной кислоты при обычных условиях не превышает 38%. Поэтому независимо от концентрации соляной кислоты процесс диссоциации ее молекул в водном растворе протекает активно:

HCl H + + Cl -

Образующиеся в этом процессе ионы водорода H + выполняют роль окислителя , окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода . Взаимодействие протекает по схеме:

Me + HCl соль + H 2

При этом соль представляет собой хлорид металла ( NiCl 2 , CaCl 2 , AlCl 3 ), в котором число хлорид-ионов соответствует степени окисления металла.

Соляная кислота является слабым окислителем, поэтому металлы с переменной валентностью окисляются ей до низших положительных степеней окисления :

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co 2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ и др .

Пример:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Al 0 – 3 e - → Al 3+ - окисление

3│2 H + + 2 e - → H 2 – восстановление

Соляная кислота пассивирует свинец ( Pb ). Пассивация свинца обусловлена образованием на его поверхности трудно растворимого в воде хлорида свинца ( II ), который защищает металл от дальнейшего воздействия кислоты:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Серная кислота ( H 2 SO 4 )

В промышленности получают серную кислоту очень высокой концентрации (до 98%). Следует учитывать различие окислительных свойств разбавленного раствора и концентрированной серной кислоты по отношению к металлам.

Разбавленная серная кислота

В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

Образующиеся ионы Н + выполняют функцию окислителя .

Как и соляная кислота, разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода).

Химическая реакция протекает по схеме:

Ме + H 2 SO 4( разб .) → соль + H 2

Пример :

2 Al + 3 H 2 SO 4( разб .) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Al 0 – 6e - → 2Al 3+ - окисление

3│2 H + + 2 e - → H 2 – восстановление

Металлы с переменной валентностью окисляются разбавленным раствором серной кислоты до низших положительных степеней окисления :

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co 2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ и др .

Свинец ( Pb ) не растворяется в серной кислоте (если ее концентрация ниже 80%) , так как образующаяся соль PbSO 4 нерастворима и создает на поверхности металла защитную пленку.

Концентрированная серная кислота

В концентрированном растворе серной кислоты (выше 68%) большинство молекул находятся в недиссоциированном состоянии, поэтому функцию окислителя выполняет сера , находящаяся в высшей степени окисления ( S +6 ). Концентрированная H 2 SO 4 окисляет все металлы, стандартный электродный потенциал которых меньше потенциала окислителя – сульфат-иона SO 4 2- (0,36 В). В связи с этим, с концентрированной серной кислотой реагируют и некоторые малоактивные металлы .

Процесс взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой в большинстве случаев протекает по схеме:

Me + H 2 SO 4 (конц.) соль + вода + продукт восстановления H 2 SO 4

Продуктами восстановления серной кислоты могут быть следующие соединения серы:

Практика показала, что при взаимодействии металла с концентрированной серной кислотой выделяется смесь продуктов восстановления, состоящая из H 2 S , S и SO 2. Однако, один из этих продуктов образуется в преобладающем количестве. Природа основного продукта определяется активностью металла : чем выше активность, тем глубже процесс восстановления серы в серной кислоте.

Взаимодействие металлов различной активности с концентрированной серной кислотой можно представить схемой:

Алюминий (Al ) и железо ( Fe ) не реагируют с холодной концентрированной H 2 SO 4 , покрываясь плотными оксидными пленками, однако при нагревании реакция протекает.

Ag , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt не реагируют с серной кислотой.

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем , поэтому при взаимодействии с ней металлов, обладающих переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления , чем в случае с разбавленным раствором кислоты:

Fe 0 → Fe 3+ ,

Cr 0 → Cr 3+ ,

Mn 0 → Mn 4+ ,

Sn 0 → Sn 4+

Свинец ( Pb ) окисляется до двухвалентного состояния с образованием растворимого гидросульфата свинца Pb ( HSO 4 ) 2 .

Примеры:

Активный металл

8 A1 + 15 H 2 SO 4( конц .) →4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S

4│2 Al 0 – 6 e - → 2 Al 3+ - окисление

3│ S 6+ + 8 e → S 2- – восстановление

Металл средней активности

2 Cr + 4 H 2 SO 4(конц.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S

1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - окисление

1│ S 6+ + 6 e → S 0 - восстановление

Металл малоактивный

2Bi + 6H 2 SO 4( конц .) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2

1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – окисление

3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - восстановление

Азотная кислота ( HNO 3 )

Особенностью азотной кислоты является то, что азот, входящий в состав NO 3 - имеет высшую степень окисления +5 и поэтому обладает сильными окислительными свойствами. Максимальное значение электродного потенциала для нитрат-иона равно 0,96 В, поэтому азотная кислота – более сильный окислитель, чем серная. Роль окислителя в реакциях взаимодействия металлов с азотной кислотой выполняет N 5+ . Следовательно, водород H 2 никогда не выделяется при взаимодействии металлов с азотной кислотой (независимо от концентрации ). Процесс протекает по схеме:

Me + HNO 3 соль + вода + продукт восстановления HNO 3

Продукты восстановления HNO 3 :

Обычно при взаимодействии азотной кислоты с металлом образуется смесь продуктов восстановления, но как правило, один из них является преобладающим. Какой из продуктов будет основным, зависит от концентрации кислоты и активности металла.

Концентрированная азотная кислота

Концентрированным считают раствор кислоты плотностью ρ > 1,25 кг/м 3 , что соответствует
концентрации > 40%. Независимо от активности металла реакция взаимодействия с HNO 3 (конц.) протекает по схеме:

Me + HNO 3 (конц.) → соль + вода + NO 2

С концентрированной азотной кислотой не взаимодействуют благородные металлы (Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt ), а ряд металлов (Al , Ti , Cr , Fe , Co , Ni ) при низкой температуре пассивируются концентрированной азотной кислотой. Реакция возможна при повышении температуры, она протекает по схеме, представленной выше.

Примеры

Активный металл

Al + 6 HNO 3( конц .) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2

1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - окисление

3│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление

Металл средней активности

Fe + 6 HNO 3(конц.) → Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO

1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - окисление

3│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление

Металл малоактивный

Ag + 2HNO 3( конц .) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2

1│ Ag 0 – e → Ag + - окисление

1│ N 5+ + e → N 4+ - восстановление

Разбавленная азотная кислота

Продукт восстановления азотной кислоты в разбавленном растворе зависит от активности металла , участвующего в реакции:

Примеры:

Активный металл

8 Al + 30 HNO 3(разб.) → 8Al(NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3

8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - окисление

3│ N 5+ + 8 e → N 3- - восстановление

Выделяющийся в процессе восстановления азотной кислоты аммиак сразу взаимодействует с избытком азотной кислоты, образуя соль – нитрат аммония NH 4 NO 3 :

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.

Металл средней активности

10Cr + 36HNO 3( разб .) → 10Cr(NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2

10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - окисление

3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - восстановление

Кроме молекулярного азота ( N 2 ) при взаимодействии металлов средней активности с разбавленной азотной кислотой образуется в равном количестве оксид азота ( I ) – N 2 O . В уравнении реакции нужно писать одно из этих веществ .

Металл малоактивный

3Ag + 4HNO 3( разб .) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO

3│ Ag 0 – e → Ag + - окисление

1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - восстановление

«Царская водка»

«Царская водка» (ранее кислоты называли водками) представляет собой смесь одного объема азотной кислоты и трех-четырех объемов концентрированной соляной кислоты, обладающую очень высокой окислительной активностью. Такая смесь способна растворять некоторые малоактивные металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой. Среди них и «царь металлов» - золото. Такое действие «царской водки» объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота ( III ), или хлорида нитрозила – NOCl :

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Хлор в момент выделения состоит из атомов. Атомарный хлор является сильнейшим окислителем, что и позволяет «царской водке» воздействовать даже на самые инертные «благородные металлы».

Реакции окисления золота и платины протекают согласно следующим уравнениям:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO 3 + 18HCl → 3H 2 + 4NO + 8H 2 O

На Ru , Os , Rh и Ir «царская водка» не действует.

Е.А. Нуднoва, М.В. Андрюxова