Взаимодействие металлов с концентрированной азотной

Кислотой

Ни один металл из азотной кислоты, как разбавленной, так и концентрированной водород (H₂) не вытесняет, т.к. окислителем является не ион водорода, а N⁺⁵.

Металлы любой активности взаимодействуют с концентрированной азотной кислотой по схеме:

_{0 +5 +4}

Me + HNO_3конц. → соль + H₂O + NO₂↑

^{Red Ox}

^любой

^{активности}

В холодной HNO_{3 конц} многие металлы пассивируются.

Взаимодействие металлов с разбавленной азотной кислотой

Металлы в зависимости от их активности взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой по схеме:

_{–3 –3}

	акт. Me	соль + H2O + NH4NO3 (NH3)
+5	cр. акт. Me	0 +1
Me0 + HNO3 разб.		соль + H2O + N2 (N2O)
Red Ox	мало акт. Me	+2
		соль + H2O + NO

Взаимодействие металлов с водой

При взаимодействии металлов с водой вода является окислителем, а металл – восстановителем. Возможность взаимодействия, как и для любой ОВР, определяется условием Dj = (j_ок – j_вос) > 0.

Прежде чем провести реакцию металла с водой, необходимо учесть не только разность потенциалов окислителя и восстановителя, но и характер образующегося продукта.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы ряда металлов, кислорода и водорода в разных средах приведены в таблицах.

Кислота (рН=0)	j, В	Вода (рН=7)	j, В	Щелочь (рН=14)	j, В
2Н+/Н2	0,00	2Н2О/Н2	-0,41	2Н2О/Н2	-0,83
О2/Н2О	+1,22	О2/4ОН-	+0,81	О2/4ОН-	+0,40
Al3+/Al	-1,66	Al(OH)3/Al	-1,88	AlO2-/Al	-2,36
Bi3+/Bi	+1,21	BiO+/Bi	-0,04	Bi2O3/Bi	-0,45
Cd2+/Cd	-0,40	Cd(OH)2/Cd	-0,41	Cd(OH)2/Cd	-0,82
Co2+/Co	-0,28	Co(OH)2/Co	-0,32	Co(OH)2/Co	-0,73
Cr3+/Cr	-0,74	Cr(OH)3/Cr	-0,93	CrO2-/Cr	-1,32
Cu2+/Cu	+0,34	Cu(OH)2/Cu	+0,19	Cu(OH)2/Cu	-0,22
Fe2+/Fe	-0,44	Fe(OH)2/Fe	-0,46	Fe(OH)2/Fe	-0,87
Mg2+/Mg	-2,36	Mg(OH)2/Mg	-2,38	Mg(OH)2/Mg	-2,69
Ni2+/Ni	-0,25	Ni(OH)2/Ni	-0,30	Ni(OH)2/Ni	-0,72
Pb2+/Pb	-0,13	Pb(OH)2/Pb	-0,14	PbO22-/Pb	-0,54
Sn2+/Sn	-0,14	Sn(OH)2/Sn	-0,50	SnO22-/Sn	-0,91
Zn2+/Zn	-0,76	Zn(OH)2/Zn	-0,81	ZnO22-/Zn	-1,22

Пример. Взаимодействие Al с водой

Сравниваем потенциалы металла и водорода в нейтральной среде:

j (2Н₂О/Н₂)= -0,41 В; j (Al(OH)₃/Al)= -1,88 В;

Dj= -0,41-(-1,88) = 1,47 В>0.

Таким образом, термодинамическое условие выполняется. Записываем уравнение реакции:

	Al – 3e + 3H2O ® Al(OH)3 + 3H+
	2H2O + 2e ® H2 + 2OH-
Al + 6H2O+ 6H2O ® 2Al(OH)3 +6H+ + 6OH- + 3H2­
6H2O

Молекулярное уравнение:

Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃¯ + 3H₂­

Образовавшаяся пленка нерастворимого гидроксида Al(OH)₃ плотно прилегает к поверхности металла, защищая его от дальнейшего окисления. Следовательно, алюминий устойчив по отношению к воде. Вследствие образования нерастворимых гидроксидов не реагируют с водой цинк, хром, титан и ряд других металлов.

Практически в воде растворяются только щелочные и щелочноземельные металлы (Li……Fr, Ca…..Ra).