Взаимодействие металлов со сложными веществами

       Если химические реакции протекают в водных растворах, то восстановительная активность металла определяется его положением в электрохимическом ряду на­пряжений.

А). Взаимодействие с водой

       С водой при обычной температуре реагируют металлы, ко­торые в ряду напряжений стоят до водорода (металл вытесняет водород из воды) и гидроксиды которых растворимы в воде (на поверхности металла не образуется защитная пленка). К таким металлам относятся щелочные и щелочно-земельные металлы:

       2Na + 2Н₂0 = 2NaOH + Н₂

       Fe + Н₂0       (так как Fe(OH)₂ нерастворим в воде)

 

       При нагревании с водой или парами воды взаимодействуют металлы от магния до олова. Реакция протекает с образование» гидроксидов или оксидов и выделением водорода:

       Mg + 2Н₂0 = Mg(OH)₂ + Н₂    3Fe + 4Н₂0 = Fe₃0₄ + 4H₂

Б). Взаимодействие с щелочами

       С растворами щелочей взаимодействуют металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода (металл вытесняет водород из воды), а их оксиды и гидроксиды амфотерны (оксидные и гидроксидные пленки растворяются в растворе щелочи). К таким металлам относятся цинк, алюминий, олово, бериллий, свинец и некоторые другие. Процесс протекает в три стадии:

       1) растворение в щелочи пленки амфотерного оксида, кото­рая покрывает поверхность металла;

       2) взаимодействие металла, освобожденного от защитной ок­сидной пленки, с водой с образованием нерастворимого амфотер­ного гидроксида;

       3) растворение образовавшейся пленки гидроксида в раство­ре щелочи.

Рассмотрим пример:

       А1₂0₃ + 2NaOH + ЗН₂0 = 2Na[Al(OH)₄]

   амфотерный

       2А1 + 6Н₂0 = 2А1(0Н)₃  + ЗН₂

                                       амфотерный

       2А1(ОН)₃ + 2NaOH = 2Na[Al(OH)₄)

         амфотерный

       (В результате второй реакции образовалось 2 моль А1(ОН)₃, поэтому в уравнении третьей реакции записываем тоже 2 моль А1(ОН)₃.)

       Если просуммировать два последних уравнения, то получим уравнение реакции алюминия с раствором щелочи:

       2А1 + 2NaOH + 6Н₂0 = 2Na[Al(OH)₄) + ЗН₂

       Таким образом, при взаимодействии металла с раствором щелочи роль последней сводится к снятию с поверхности ме­талла оксидной и гидроксидной пленки, а металл взаимодей­ствует с водой.

       Эти же металлы реагируют со щелочами при нагревании:

       Zn + 2NaOH = Na₂Zn0₂ + Н₂

                                         тв.

       Металлы, высшие оксиды которых обладают амфотерными или кислотными свойствами, реагируют с щелочными расплава ми окислителей. В качестве окислителей используют нитраты калия или натрия, хлорат калия и др.

       При взаимодействии с щелочными расплавами окислителей металлы образуют соли анионного типа, в которых, как прави­ло, проявляют высшую степень окисления, например:                               +6

       Fe + 3KN0₃ + 2КОН = K₂Fe0₄ + 3KN0₂ + Н₂0

                                               феррат калия

       Аналогичные продукты образуются и при взаимодействии щелочных расплавов окислителей с оксидами металлов, в кото­рых металлы проявляют промежуточную степень окисления:      +3                                                       +6

                                          Fe₂0₃ + КСЮ3 + 4КОН = 2K₂Fe0₄ + КС1 + 2Н₂0