Серният триоксид обикновено изглежда като безцветна течност. Може да съществува и под формата на лед, влакнести кристали или газ. Когато серен триоксид е изложен на въздух, започва да се отделя бял дим. Той е компонент на такова химически активно вещество като концентрирана сярна киселина. Представлява прозрачна, безцветна, мазна и много агресивна течност. Използва се в производството на торове, експлозиви, други киселини, в петролната промишленост и в оловно-кисели батерии в автомобили.

Концентрирана сярна киселина: свойства

Сярната киселина е силно разтворима във вода, има корозивен ефект върху метали и тъкани и овъглява дървото и повечето други органични вещества при контакт. Неблагоприятни последици за здравето от вдишване могат да възникнат в резултат на дългосрочно излагане на ниски концентрации на веществото или краткотрайно излагане на високи концентрации.

Концентрираната сярна киселина се използва за производство на торове и други химикали, при рафинирането на нефт, в производството на желязо и стомана и за много други цели. Тъй като има доста висока точка на кипене, може да се използва за освобождаване на повече летливи киселини от техните соли. Концентрираната сярна киселина има силно хигроскопично свойство. Понякога се използва като изсушаващ агент за дехидратиране (химическо отстраняване на водата) на много съединения, като въглехидрати.

Реакции на сярна киселина

Концентрираната сярна киселина реагира със захарта по необичаен начин, оставяйки след себе си крехка, пореста черна маса от въглерод. Подобна реакция се наблюдава при излагане на кожа, целулоза и други растителни и животински влакна. Когато концентрираната киселина се смеси с вода, тя отделя голямо количество топлина, достатъчно, за да предизвика моментално кипене. За да се разреди, трябва да се добави бавно към студена вода с непрекъснато разбъркване, за да се ограничи натрупването на топлина. Сярната киселина реагира с течността, образувайки хидрати с изразени свойства.

физически характеристики

Течност без цвят и мирис в разреден разтвор има кисел вкус. Сярната киселина е изключително агресивна, когато е изложена на кожата и всички тъкани на тялото, причинявайки тежки изгаряния при директен контакт. В чистата си форма H 2 SO4 не е проводник на електричество, но ситуацията се променя в обратната посока с добавянето на вода.

Някои свойства са, че молекулното тегло е 98,08. Точката на кипене е 327 градуса по Целзий, точката на топене е -2 градуса по Целзий. Сярната киселина е силна минерална киселина и един от основните продукти на химическата промишленост поради широкото си търговско приложение. Образува се естествено от окисляването на сулфидни материали като железен сулфид.

Химичните свойства на сярната киселина (H 2 SO4) се проявяват в различни химични реакции:

1. При взаимодействие с алкали се образуват две серии соли, включително сулфати.
2. Реагира с карбонати и бикарбонати, за да образува соли и въглероден диоксид (CO 2 ).
3. Влияе върху металите по различен начин в зависимост от температурата и степента на разреждане. Студено и разредено отделя водород, горещо и концентрирано отделя SO 2 емисии.
4. Разтвор на H 2 SO4 (концентрирана сярна киселина) се разлага на серен триоксид (SO 3) и вода (H 2 O) при кипене. Химичните свойства също включват ролята на силен окислител.

Опасност от пожар

Сярната киселина е силно реактивна, за да запали фино диспергирани горими материали при контакт. При нагряване започват да се отделят силно токсични газове. Той е експлозивен и несъвместим с голям брой вещества. При повишени температури и налягания могат да възникнат доста агресивни химически промени и деформации. Може да реагира бурно с вода и други течности, причинявайки пръски.

Опасно за здравето

Сярната киселина разяжда всички телесни тъкани. Вдишването на пари може да причини сериозно увреждане на белите дробове. Увреждането на лигавицата на очите може да доведе до пълна загуба на зрение. Контактът с кожата може да причини тежка некроза. Дори няколко капки могат да бъдат фатални, ако киселината достигне до трахеята. Хроничното излагане може да причини трахеобронхит, стоматит, конюнктивит, гастрит. Може да се появи стомашна перфорация и перитонит, придружени от циркулаторен колапс. Сярната киселина е много разяждаща и с нея трябва да се работи изключително внимателно. Признаците и симптомите на експозиция могат да бъдат тежки и да включват лигавене, силна жажда, затруднено преглъщане, болка, шок и изгаряния. Повръщаното обикновено е с цвят на смляно кафе. Острата експозиция при вдишване може да доведе до кихане, дрезгав глас, задушаване, ларингит, задух, дразнене на дихателните пътища и болка в гърдите. Може да се появи и кървене от носа и венците, белодробен оток, хроничен бронхит и пневмония. Излагането на кожата може да доведе до тежки болезнени изгаряния и дерматит.

Първа помощ

1. Поставете пострадалите на чист въздух. Персоналът на службите за спешна помощ трябва да избягва излагането на сярна киселина.
2. Оценете жизнените показатели, включително пулса и дихателната честота. Ако не се открие пулс, извършете реанимационни мерки в зависимост от получените допълнителни наранявания. Ако дишането е затруднено, осигурете дихателна подкрепа.
3. Отстранете замърсеното облекло възможно най-скоро.
4. В случай на контакт с очите, изплакнете с топла вода в продължение на поне 15 минути; върху кожата, измийте с вода и сапун.
5. Ако вдишвате токсични изпарения, изплакнете устата си обилно с вода; не пийте и не предизвиквайте сами повръщане.
6. Транспортирайте пострадалите до медицинско заведение.

OVR са специално подчертани с цвят в статията. Обърнете специално внимание на тях. Тези уравнения могат да се появят на Единния държавен изпит.

Разредената сярна киселина се държи като други киселини, прикривайки своите окислителни способности:

И още нещо, което трябва да запомните разредена сярна киселина: тя не реагира с олово. Парче олово, хвърлено в разреден H2SO4, се покрива със слой от неразтворим (виж таблицата за разтворимост) оловен сулфат и реакцията незабавно спира.

Окислителни свойства на сярната киселина

– тежка маслена течност, нелетлива, без вкус и мирис

Благодарение на сярата в степен на окисление +6 (по-висока), сярната киселина придобива силни окислителни свойства.

Правило за задача 24 (стара А24) при приготвяне на разтвори на сярна киселина Никога не трябва да наливате вода в него. Концентрираната сярна киселина трябва да се излива във вода на тънка струя, като се разбърква непрекъснато.

Взаимодействие на концентрирана сярна киселина с метали

Тези реакции са строго стандартизирани и следват схемата:

H2SO4(конц.) + метал → метален сулфат + H2O + редуциран серен продукт.

Има два нюанса:

1) Алуминий, желязоИ хромТе не реагират с H2SO4 (конц.) при нормални условия поради пасивация. Трябва да се загрее.

2) В платинаИ злато H2SO4 (конц.) изобщо не реагира.

Сяра V концентрирана сярна киселина- окислител

• Това означава, че ще се възстанови;
• степента на окисление, до която се редуцира сярата, зависи от метала.

Нека помислим диаграма на степента на окисление на сярата:

• Преди -2 сярата може да се редуцира само от много активни метали - в поредица от напрежения до алуминий включително.

Реакциите ще бъдат така:

8Li+5H 2 ТАКА 4( конц. .) → 4Li 2 ТАКА 4 + 4H 2 О+Н 2 С

4Mg + 5H 2 ТАКА 4( конц. .) → 4MgSO 4 + 4H 2 О+Н 2 С

8Al + 15H 2 ТАКА 4( конц. .) (t)→ 4Al 2 (ТАКА 4 ) 3 +12H 2 О+3Н 2 С

• при взаимодействие на H2SO4 (конц.) с метали в серия от напрежения след алуминия, но преди желязото, тоест при метали със средна активност сярата се редуцира до 0 :

3Mn + 4H 2 ТАКА 4( конц. .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O+S↓

2Cr + 4H 2 ТАКА 4( конц. .) (t)→Cr 2 (ТАКА 4 ) 3 + 4H 2 O+S↓

3Zn + 4H 2 ТАКА 4( конц. .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O+S↓

• всички други метали започвайки с хардуерав редица напрежения (включително тези след водорода, с изключение на златото и платината, разбира се), те могат да намалят сярата само до +4. Тъй като това са нискоактивни метали:

2 Fe + 6 з 2 ТАКА 4 (конц.) ( T)→ Fe 2 ( ТАКА 4 ) 3 + 6 з 2 О + 3 ТАКА 2

(имайте предвид, че желязото се окислява до +3, възможно най-високото ниво на окисление, тъй като е силен окислител)

Cu+2H 2 ТАКА 4( конц. .) → CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2

2Ag + 2H 2 ТАКА 4( конц. .) → Ag 2 ТАКА 4 + 2H 2 O+SO 2

Разбира се, всичко е относително. Дълбочината на възстановяване ще зависи от много фактори: концентрация на киселина (90%, 80%, 60%), температура и др. Поради това е невъзможно да се предвидят напълно точно продуктите. Горната таблица също има свой приблизителен процент, но можете да го използвате. Също така е необходимо да се помни, че в Единния държавен изпит, когато продуктът на редуцирана сяра не е посочен и металът не е особено активен, тогава най-вероятно компилаторите означават SO 2. Трябва да разгледате ситуацията и да потърсите улики в условията.

ТАКА 2 - това като цяло е често срещан продукт на ORR с участието на конц. сярна киселина.

H2SO4 (конц.) окислява някои неметали(които проявяват редуциращи свойства), като правило, до максимум - най-високата степен на окисление (образува се оксид на този неметал). В този случай сярата също се редуцира до SO 2:

С+2Н 2 ТАКА 4( конц. .) → CO 2 + 2H 2 О+2SO 2

2P+5H 2 ТАКА 4( конц. .) →стр 2 О 5 +5H 2 O+5SO 2

Прясно образуван фосфорен оксид (V) реагира с вода за получаване на ортофосфорна киселина. Следователно реакцията се записва незабавно:

2P+5H 2 ТАКА 4( конц. ) → 2H 3 П.О. 4 + 2H 2 O+5SO 2

Същото нещо с бора, той се превръща в ортоборна киселина:

2B+3H 2 ТАКА 4( конц. ) → 2H 3 Б.О. 3 +3SO 2

Много интересно е взаимодействието на сяра със степен на окисление +6 (в сярна киселина) с „друга“ сяра (намираща се в друго съединение). В рамките на Единния държавен изпит се разглежда взаимодействието на H2SO4 (конц.). със сяра (просто вещество) и сероводород.

Да започнем с взаимодействието сяра (просто вещество) с концентрирана сярна киселина. В просто вещество степента на окисление е 0, в киселина е +6. В този ORR сярата +6 ще окисли сярата 0. Нека да разгледаме диаграмата на степента на окисление на сярата:

Сярата 0 ще се окисли, а сярата +6 ще се редуцира, тоест ще понижи степента на окисление. Серен диоксид ще бъде освободен:

2 з 2 ТАКА 4 (конц.) + С → 3 ТАКА 2 + 2 з 2 О

Но в случай на сероводород:

Образуват се както сяра (просто вещество), така и серен диоксид:

з 2 ТАКА 4( конц. .) +H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 О

Този принцип често може да помогне при идентифицирането на ORR продукт, където окислителят и редуциращият агент са един и същ елемент, в различни степени на окисление. Окислителят и редуциращият агент се „срещат наполовина“ според диаграмата на степента на окисление.

H2SO4 (конц.), по един или друг начин, взаимодейства с халогениди. Само тук трябва да разберете, че флуорът и хлорът са „самите с мустаци“ и ORR не се среща при флуориди и хлориди, преминава през конвенционален йонообменен процес, по време на който се образува газ водороден халид:

CaCl2 + H2SO4 (конц.) → CaSO4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (конц.) → CaSO 4 + 2HF

Но халогените в състава на бромидите и йодидите (както и в състава на съответните халогеноводороди) се окисляват до свободни халогени. Само сярата се редуцира по различни начини: йодидът е по-силен редуциращ агент от бромида. Следователно йодидът редуцира сярата до сероводород, а бромидът до серен диоксид:

2H 2 ТАКА 4( конц. .) + 2NaBr → Na 2 ТАКА 4 + 2H 2 O+SO 2 +Бр 2

з 2 ТАКА 4( конц. .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Бр 2

5H 2 ТАКА 4( конц. .) + 8NaI → 4Na 2 ТАКА 4 + 4H 2 О+Н 2 S+4I 2 ↓

з 2 ТАКА 4( конц. .) + 8HI → 4H 2 О+Н 2 S+4I 2 ↓

Хлороводородът и флуороводородът (както и техните соли) са устойчиви на окислителното действие на H2SO4 (конц.).

И накрая, последното нещо: това е уникално за концентрираната сярна киселина, никой друг не може да направи това. Тя има водоотстраняващо свойство.

Това позволява концентрираната сярна киселина да се използва по различни начини:

Първо, изсушаване на веществата. Концентрираната сярна киселина премахва водата от веществото и то „става сухо“.

Второ, катализатор в реакции, при които водата се елиминира (например дехидратация и естерификация):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (конц.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (конц.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O

Физични свойства на сярната киселина:
Тежка мазна течност („масло от витриол“);
плътност 1,84 g/cm3; нелетлив, силно разтворим във вода - при силно нагряване; t°pl. = 10,3°C, t°кип. = 296°C, много хигроскопичен, има водоотстраняващи свойства (овъгляване на хартия, дърво, захар).

Топлината на хидратация е толкова голяма, че сместа може да заври, да се пръсне и да причини изгаряния. Следователно е необходимо да се добави киселина към водата, а не обратното, тъй като когато се добави вода към киселината, по-леката вода ще се окаже на повърхността на киселината, където ще се концентрира цялата генерирана топлина.

Промишлено производство на сярна киселина (контактен метод):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (олеум)

Натрошен, пречистен, мокър пирит (сярен пирит) се изсипва в пещта отгоре за изпичане в " кипящ слой". Въздухът, обогатен с кислород, се пропуска отдолу (принцип на противотока).
От пещта излиза пещен газ, чийто състав е: SO 2, O 2, водна пара (пиритът е бил мокър) и малки частици сгурия (железен оксид). Газът се пречиства от примеси на твърди частици (в циклон и електрически утаител) и водни пари (в сушилна кула).
В контактен апарат серният диоксид се окислява с помощта на катализатор V 2 O 5 (ванадиев пентаоксид), за да се увеличи скоростта на реакцията. Процесът на окисляване на един оксид в друг е обратим. Поради това се избират оптимални условия за директна реакция - повишено налягане (тъй като директната реакция протича с намаляване на общия обем) и температура не по-висока от 500 С (тъй като реакцията е екзотермична).

В абсорбционната кула серният оксид (VI) се абсорбира от концентрирана сярна киселина.
Абсорбцията от вода не се използва, тъй като серният оксид се разтваря във вода с отделяне на голямо количество топлина, така че получената сярна киселина кипи и се превръща в пара. За да предотвратите образуването на мъгла от сярна киселина, използвайте 98% концентрирана сярна киселина. Серният оксид се разтваря много добре в такава киселина, образувайки олеум: H 2 SO 4 nSO 3

Химични свойства на сярната киселина:

H 2 SO 4 е силна двуосновна киселина, една от най-силните минерални киселини; поради високата си полярност връзката H – O лесно се разрушава.

1) Сярната киселина се дисоциира във воден разтвор , образувайки водороден йон и киселинен остатък:
H2SO4 = H++ HSO4-;
HSO 4 - = H + + SO 4 2-.
Обобщено уравнение:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2-.

2) Взаимодействие на сярна киселина с метали:
Разредената сярна киселина разтваря само метали в серията на напрежение вляво от водорода:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (разреден) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Реакция на сярна киселинас основни оксиди:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Реакция на сярна киселина схидроксиди:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Обменни реакции със соли:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Образуването на бяла утайка от BaSO 4 (неразтворим в киселини) се използва за откриване на сярна киселина и разтворими сулфати (качествена реакция към сулфатен йон).

Специални свойства на концентрираната H 2 SO 4:

1) Концентриран сярна киселина е силен окислител ; при взаимодействие с метали (с изключение на Au, Pt) се редуцира до S +4 O 2, S 0 или H 2 S -2 в зависимост от активността на метала. Без нагряване не реагира с Fe, Al, Cr - пасивация. При взаимодействие с метали с променлива валентност, последните се окисляват към по-високи степени на окисление отколкото в случая на разреден киселинен разтвор: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Активен метал

8 Al + 15 H 2 SO 4 (конц.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 д— → 2Al 3+ — окисление
3│ S 6+ + 8e → S 2– възстановяване

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Метал със средна активност

2Cr + 4 H 2 SO 4 (конц.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + С
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - окисление
1│ S 6+ + 6e → S 0 – възстановяване

Ниско активен метал

2Bi + 6H 2 SO 4 (конц.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – окисление
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - възстановяване

2Ag + 2H 2 SO 4 →Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Концентрираната сярна киселина окислява някои неметали, обикновено до максимално ниво на окисление, а самата тя се редуцира доS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (конц.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (конц.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (конц.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Окисляване на сложни вещества:
Сярната киселина окислява HI и HBr до свободни халогени:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Концентрираната сярна киселина не може да окисли хлоридните йони до свободен хлор, което прави възможно получаването на HCl чрез обменна реакция:
NaCl + H2SO4 (конц.) = NaHSO4 + HCl

Сярната киселина отстранява химически свързаната вода от органичните съединения, съдържащи хидроксилни групи. При дехидратиране на етилов алкохол в присъствието на концентрирана сярна киселина се получава етилен:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Овъгляването на захар, целулоза, нишесте и други въглехидрати при контакт със сярна киселина също се обяснява с тяхната дехидратация:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Киселината с метал е специфична за тези класове съединения. По време на неговия ход водородният протон се редуцира и заедно с киселинния анион се заменя с метален катион. Това е пример за реакция, която произвежда сол, въпреки че има няколко типа взаимодействия, които не следват този принцип. Те протичат като окислително-редукционни реакции и не се придружават от отделяне на водород.

Принципи на реакции на киселини с метали

Всички реакции с метал водят до образуване на соли. Единственото изключение е може би реакцията на благороден метал с царска вода, смес от солна киселина и всяко друго взаимодействие на киселини с метали води до образуването на сол. Ако киселината не е нито концентрирана сярна, нито азотна, тогава молекулярен водород се освобождава като продукт.

Но когато концентрираната сярна киселина реагира, взаимодействието с металите протича на принципа на окислително-редукционния процес. Следователно експериментално са идентифицирани два вида взаимодействия между типични метали и силни неорганични киселини:

• взаимодействие на метали с разредени киселини;
• взаимодействие с концентрирана киселина.

Реакциите от първия тип възникват с всяка киселина. Единствените изключения са концентрираната и азотната киселина с всякаква концентрация. Те реагират според втория тип и водят до образуване на соли и продукти от редукция на сяра и азот.

Типични взаимодействия на киселини с метали

Металите, разположени отляво на водорода в стандартната електрохимична серия, реагират с други киселини с различна концентрация, с изключение на азотната киселина, за да образуват сол и да освободят молекулярен водород. Металите, разположени вдясно от водорода в серията на електроотрицателността, не могат да реагират с горните киселини и взаимодействат само с азотна киселина, независимо от нейната концентрация, с концентрирана сярна киселина и с царска вода. Това е типична реакция между киселини и метали.

Реакции на метали с концентрирана сярна киселина

Реакции с разредена азотна киселина

Разредената азотна киселина реагира с метали, разположени отляво и отдясно на водорода. По време на реакцията с активни метали се образува амоняк, който веднага се разтваря и реагира с нитратния анион, образувайки друга сол. Киселината реагира със средно активни метали, за да освободи молекулярен азот. При нискоактивните реакцията протича с отделяне на двувалентен азотен оксид. Най-често в една реакция се образуват няколко продукта на редукция на сярата. Примери за реакции са предоставени в графичното приложение по-долу.

Реакции с концентрирана азотна киселина

В този случай азотът също действа като окислител. Всички реакции завършват с образуване на сол и освобождаване на редокс реакции Схеми за протичане на редокс реакции са предложени в графичното приложение. В този случай реакцията с нискоактивни елементи заслужава специално внимание. Това взаимодействие на киселини с метали е неспецифично.

Реактивност на металите

Металите реагират с киселини доста лесно, въпреки че има няколко инертни вещества. Това също са елементи, които имат висок стандартен електрохимичен потенциал. Има редица метали, които са изградени на базата на този показател. Нарича се серия на електроотрицателността. Ако металът е вляво от водорода в него, тогава той може да реагира с разредена киселина.

Има само едно изключение: желязото и алуминият, поради образуването на 3-валентни оксиди на тяхната повърхност, не могат да реагират с киселина без нагряване. Ако сместа се нагрее, филмът от метален оксид първоначално реагира и след това самият той се разтваря в киселината. Металите, разположени вдясно от водорода в серията на електрохимичната активност, не могат да реагират с неорганична киселина, включително разредена сярна киселина. Има две изключения от правилото: тези метали се разтварят в концентрирана и разредена азотна киселина и царска вода. Само родий, рутений, иридий и осмий не могат да бъдат разтворени в последния.

СЪОТНОШЕНИЕ НА МЕТАЛИ КЪМ КИСЕЛИНИ

Най-често в химическата практика се използват силни киселини като сярна киселина. H 2 SO 4, солна HCl и азот HNO 3 . След това разглеждаме връзката на различни метали с изброените киселини.

Солна киселина ( НС1)

Солната киселина е техническото наименование на солната киселина. Получава се чрез разтваряне на газ хлороводород във вода -НС1 . Поради ниската си разтворимост във вода, концентрацията на солна киселина при нормални условия не надвишава 38%. Следователно, независимо от концентрацията на солна киселина, процесът на дисоциация на нейните молекули във воден разтвор протича активно:

HCl H + + Cl -

В този процес се образуват водородни йони H+ действат като окислител, окисляващ метали, разположени в серията дейности вляво от водорода . Взаимодействието протича по следната схема:

аз + НС1сол +з 2

В този случай солта е метален хлорид ( NiCl2, CaCl2, AlCl3 ), в който броят на хлоридните йони съответства на степента на окисление на метала.

Солната киселина е слаб окислител, така че металите с променлива валентност се окисляват до най-ниските положителни степени на окисление:

Fe 0 → Fe 2+

Ко 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 →Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ И и т.н. .

Пример:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Al 0 – 3 д- → Al 3+ - окисление

3│2 H + + 2 д- → H 2 - възстановяване

Солната киселина пасивира оловото ( Pb ). Пасивирането на оловото се причинява от образуването на оловен хлорид, който трудно се разтваря във вода, на неговата повърхност ( II ), което предпазва метала от по-нататъшно излагане на киселина:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Сярна киселина (з 2 ТАКА 4 )

Промишлеността произвежда сярна киселина с много висока концентрация (до 98%). Трябва да се вземе предвид разликата в окислителните свойства на разредения разтвор и концентрираната сярна киселина по отношение на металите.

Разредена сярна киселина

В разреден воден разтвор на сярна киселина повечето от нейните молекули се дисоциират:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

Произведени йони H+ изпълняват функция окислител .

Като солна киселина, разреден разтвор на сярна киселина реагира само с активни метали И средна активност (намира се в серията активност до водород).

Химическата реакция протича по следната схема:

мех+H2SO4(разб .) → сол+H2

Пример:

2 Al + 3 H 2 SO 4 (разреден) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Al 0 – 6 д- → 2Al 3+ -окисление

3│2 H + + 2 д- → H 2 - възстановяване

Металите с променлива валентност се окисляват с разреден разтвор на сярна киселина до най-ниските положителни степени на окисление:

Fe 0 → Fe 2+

Ко 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ И и т.н. .

Водя ( Pb ) не се разтваря в сярна киселина (ако концентрацията й е под 80%) , тъй като получената сол PbSO4 неразтворим и създава защитен филм върху металната повърхност.

Концентрирана сярна киселина

В концентриран разтвор на сярна киселина (над 68%) повечето от молекулите са в неасоцииран състояние, следователно сярата действа като окислител , който е в най-висока степен на окисление ( S+6 ). Концентриран H2SO4 окислява всички метали, чийто стандартен електроден потенциал е по-малък от потенциала на окислителя - сулфатен йон SO 4 2- (0,36 V). В тази връзка с концентриран реагират със сярна киселина и някои нискореактивни метали .

Процесът на взаимодействие на метали с концентрирана сярна киселина в повечето случаи протича по следната схема:

аз + з 2 ТАКА4 (конц.)сол + вода + редукционен продукт з 2 ТАКА 4

Продукти за възстановяване сярната киселина може да съдържа следните серни съединения:

Практиката показва, че когато метал реагира с концентрирана сярна киселина, се отделя смес от редукционни продукти, състояща се от H2S, S и SO2. Един от тези продукти обаче се образува в преобладаващи количества. Определя се естеството на основния продукт метална дейност : колкото по-висока е активността, толкова по-дълбок е процесът на редукция на сярата в сярната киселина.

Взаимодействието на метали с различна активност с концентрирана сярна киселина може да бъде представено чрез следната диаграма:

Алуминий (Ал ) И желязо ( Fe ) не реагират с студ концентриран H2SO4 , покривайки се с плътни оксидни филми, но при нагряване реакцията протича.

Ag , Au , Ru , Операционна система , Rh , Ir , Пт не реагират със сярна киселина.

Концентриран сярна киселина е силен окислител , следователно, когато метали с променлива валентност взаимодействат с него, последните се окисляват към по-високи степени на окисление отколкото в случая на разреден киселинен разтвор:

Fe 0→ Fe 3+,

Cr 0→ Cr3+,

Mn 0→Mn 4+,

Sn 0→ Sn 4+

Водя ( Pb ) окислява се до двувалентен състояние с образуване на разтворим оловен хидрогенсулфатPb ( HSO 4 ) 2 .

Примери:

Активен метал

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

4│2 Al 0 – 6 д- → 2 Al 3+ - окисление

3│ S 6+ + 8 e → S 2- - възстановяване

Метал със средна активност

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 - възстановяване

Ниско активен метал

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+ - възстановяване

Азотна киселина ( HNO 3 )

Особеността на азотната киселина е, че азотът е включен в съставаНЕ 3 - има най-висока степен на окисление +5 и следователно има силни окислителни свойства. Максималната стойност на електродния потенциал за нитратния йон е 0,96 V, следователно азотната киселина е по-силен окислител от сярната киселина. Ролята на окислител в реакциите на метали с азотна киселина се играе от N 5+ . следователно водород з 2 никога не се откроява когато металите взаимодействат с азотна киселина ( независимо от концентрацията ). Процесът протича по следната схема:

аз + HNO 3 сол + вода + редукционен продукт HNO 3

Продукти за възстановяване HNO 3 :

Обикновено, когато азотната киселина реагира с метал, се образува смес от редукционни продукти, но като правило един от тях е преобладаващ. Кой продукт ще бъде основният зависи от концентрацията на киселината и активността на метала.

Концентрирана азотна киселина

Разтвор на киселина с плътност отρ > 1,25 kg/m 3, което съответства на
концентрации > 40%. Независимо от активността на метала, реакцията на взаимодействие с HNO3 (конц.) протича по следната схема:

аз + HNO 3 (конц.)→ сол + вода + НЕ 2

Благородните метали не реагират с концентрирана азотна киселина (Au , Ru , Операционна система , Rh , Ir , Пт ) и редица метали (Ал , Ти , Кр , Fe , Co , Ni ) при ниска температура пасивиран с концентрирана азотна киселина. Реакцията е възможна при повишаване на температурата, протича по схемата, представена по-горе.

Примери

Активен метал

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+ - възстановяване

Метал със средна активност

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+ - възстановяване

Ниско активен метал

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

1│ Ag 0 – e → Ag + - окисление

1│ N 5+ + e → N 4+ - възстановяване

Разредена азотна киселина

Продукт за възстановяване азотна киселина в разреден разтвор зависи от метална дейност участващи в реакцията:

Примери:

Активен метал

8 Al + 30 HNO 3 (разр.) → 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- - възстановяване

Амонякът, освободен по време на редукция на азотна киселина, веднага реагира с излишната азотна киселина, образувайки сол - амониев нитрат NH4NO3:

NH3 + HNO3 → NH4NO3.

Метал със средна активност

10Cr + 36HNO 3 (разр.) → 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 - възстановяване

С изключение молекулярен азот ( N 2 ) когато метали с междинна активност взаимодействат с разредена азотна киселина, те се образуват в равни количества Азотен оксид ( I) – N 2 O . В уравнението на реакцията трябва да напишете едно от тези вещества .

Ниско активен метал

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

3│ Ag 0 – e → Ag + - окисление

1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - възстановяване

"Царска вода"

„Царската водка“ (по-рано киселините се наричаха водки) е смес от един обем азотна киселина и три до четири обема концентрирана солна киселина, която има много висока окислителна активност. Такава смес е в състояние да разтвори някои нискоактивни метали, които не реагират с азотна киселина. Сред тях е "кралят на металите" - златото. Този ефект на водка Regia се обяснява с факта, че азотната киселина окислява солната киселина, освобождавайки свободен хлор и образувайки азотен хлороксид ( III ), или нитрозил хлорид – NOCl:

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Хлорът в момента на освобождаване се състои от атоми. Атомарният хлор е силен окислител, който позволява на "регия водка" да въздейства дори на най-инертните "благородни метали".

Окислителните реакции на златото и платината протичат съгласно следните уравнения:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O

За Ru, Os, Rh и Ir "Aqua regia" не работи.

Е.А. Нуднова, М.В. Андрюхова