Как разбавленная серная кислота реагирует с металлами? Напишите уравнения следующих реакций, указав, какие из них не идут: a) H2S04 разб. + Fe б) H2S04 разб. + Hg в) H2S04 разб. + Mg г) H2S04 разб. + А1 д) H2S04 разб. + Ag е) H2S04 разб. + Zn
Разбавленная серная кислота (H₂SO₄) является типичным неорганическим кислотным реагентом и взаимодействует с металлами, которые в ряду активности металлов расположены до водорода, вытесняя водород из кислоты и образуя соль (сульфат металла). Реакции происходят в соответствии с общим уравнением:
[ M + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow M_2(SO_4)_n + H_2 \uparrow ]
где ( M ) — металл, а ( n ) — степень окисления металла.
Однако не все металлы взаимодействуют с разбавленной серной кислотой. Для реакции важным фактором является положение металла в электрохимическом ряду напряжений (ряду активности). Металлы, которые малоактивны (расположены после водорода), не реагируют с разбавленной серной кислотой. Рассмотрим реакции с предложенными металлами:
Железо (( Fe )) — активный металл, расположенный в ряду активности до водорода, поэтому оно реагирует с разбавленной серной кислотой. Реакция протекает с выделением водорода и образованием сульфата железа (II):
[ Fe + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow ]
Ртуть (( Hg )) — это малоактивный металл, который находится после водорода в ряду активности. Поэтому ртуть не реагирует с разбавленной серной кислотой:
[ \text{Реакция не идет.} ]
Магний (( Mg )) — это очень активный металл, который активно реагирует с разбавленной серной кислотой. Реакция сопровождается выделением водорода и образованием сульфата магния:
[ Mg + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow ]
Алюминий (( Al )) тоже является активным металлом, который расположен в ряду активности до водорода. Однако алюминий покрыт оксидной пленкой (( Al_2O_3 )), которая препятствует началу реакции. В присутствии активатора или при разрушении оксидной пленки реакция идет с выделением водорода и образованием сульфата алюминия:
[ 2Al + 3H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 \uparrow ]
Серебро (( Ag )) — инертный металл, который находится после водорода в ряду активности. Оно не взаимодействует с разбавленной серной кислотой:
[ \text{Реакция не идет.} ]
Цинк (( Zn )) — активный металл, расположенный до водорода в ряду активности, поэтому он легко взаимодействует с разбавленной серной кислотой, образуя сульфат цинка и выделяя водород:
[ Zn + H_2SO_4 \text{(разб.)} \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow ]
Разбавленная серная кислота (H₂SO₄) является слабым окислителем и её реакция с металлами зависит от их положения в электрохимическом ряду напряжений. Рассмотрим каждую из предложенных реакций:
a) H₂SO₄ разб. + Fe → Железо (Fe) активно и реагирует с разбавленной серной кислотой, образуя сульфат железа (II) и водород. Уравнение реакции: [ Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑ ] Реакция идет.
б) H₂SO₄ разб. + Hg → Ртуть (Hg) не реагирует с разбавленной серной кислотой, так как она является менее активным металлом, и разбавленная кислота не может её окислить. Уравнение реакции: [ Hg + H₂SO₄ → \text{нет реакции} ] Реакция не идет.
в) H₂SO₄ разб. + Mg → Магний (Mg) является активным металлом и реагирует с разбавленной серной кислотой с образованием сульфата магния и водорода. Уравнение реакции: [ Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂↑ ] Реакция идет.
г) H₂SO₄ разб. + Al → Алюминий (Al) также активно реагирует с разбавленной серной кислотой. В результате реакции образуется сульфат алюминия и водород. Однако, алюминий может образовывать защитную оксидную пленку, что может замедлить реакцию. Тем не менее, при достаточной концентрации кислоты реакция проходит: Уравнение реакции: [ 2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑ ] Реакция идет.
д) H₂SO₄ разб. + Ag → Серебро (Ag) — это благородный металл, который не реагирует с разбавленной серной кислотой. Уравнение реакции: [ Ag + H₂SO₄ → \text{нет реакции} ] Реакция не идет.
е) H₂SO₄ разб. + Zn → Цинк (Zn) активно реагирует с разбавленной серной кислотой, образуя сульфат цинка и водород. Уравнение реакции: [ Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ ] Реакция идет.
В результате, реакции с разбавленной серной кислотой идут для Fe, Mg, Al и Zn, а для Hg и Ag реакции не происходят.
