Question

Напишите реакции всех металлов с H2SO4(концентрированной)

Answer 1

Н2SO4 (конц.) окисляет все металлы в ряду стандартных электродных потенциалов до серебра включительно.

S6+ (SO42-) + ne  S2-(H2S), So (S), S4+(SO2)

Этим процессам восстановления серной кислоты соответствуют следующие ионно-электронные равновесные полуреакции:

SO42- + 4H+ +2e ↔ SO2 + 2H2O Eo = +0,17B

SO42- + 10H+ +8e ↔ H2S + 4H2O Eo = +0,31B

SO42- + 8H+ +6e ↔ S + 4H2O Eo = +0,36B

Пользоваться данными значениями ОВПОТ некорректно, т.к. концентрация серной кислоты значительно превышает 1моль/л

Cхематично реакции окисления металлов в конц. Н2SO4 можно записать в виде:

Ме + Н2SO4 (конц.) = Мех(SO4)y + Н2О + (H2S, S, SO2)

H2S и S выделяются в случае активных металлов до цинка включительно (Еоме  Ео Zn).

SO2 выделяется при взаимодействии металлов, стоящие в таблице СЭП, ниже цинка (Еоме  Ео Zn).

Необходимо помнить, что при изменении условий реакция для одного и того же металла можно получить разные продукты, так что предложенная схема является до некоторой степени условной. Например, при длительном нагревании взаимодействие алюминия с конц. серной кислотой может идти до образования не только серы, но и сероводорода:

Al + Н2SO4 (конц.) = Al2(SO4)3 + Н2О + S

Al + Н2SO4 (конц.) = Al2(SO4)3 + Н2О + H2S

Со щелочными металлами серная кислота конц. и разб. взаимодействует одинаково по реакции: Na + Н2SO4 (разб.,конц.) = Na2SO4 + Н2О + H2S

Существуют особенности взаимодействия свинца с серной кислотой - образуется кислая растворимая соль – гидросульфат свинца:

Pb + 3H2SO4(конц.) = Pb(HSO4)2 + 2Н2О + SО2

К каждой реакции необходимо составить уравнения ионно-электронного баланса и расставить коэффициенты. Концентрированная серная кислота - сильный окислитель, и окисляет металлы, стоящие в таблице СЭПОТ до серебра включительно

Следует иметь в виду, что металлы, проявляющие разные степени окисления, в случае кислот, в которых окислителем является катион водорода, окисляются до низших степеней окисления, а в конц. Н2SO4 – до высших. Например, железо:

Fe + Н2SO4(разб.) = FeSO4 + H2

2Fe +6Н2SO4 (конц.) = Fe2(SO4)3 +6Н2О + 3SО2 (при нагревании)

Вторая реакция идет только при нагревании. В холодной конц. Н2SO4 железо, а также алюминий, хром, марганец - пассивируются. Реакцию пассивации можно написать следующим образом:

2Fe + 3Н2SO4 (конц.) = Fe2O3 + 3Н2О +3SО2 (на холоду)

Answer 2

Концентрированная серная кислота (H2SO4) может проявлять различные реакции с металлами в зависимости от их активности. Вот некоторые типичные реакции металлов с концентрированной серной кислотой:

1. Реакция металлов активных рядов (например, Na, K, Ca, Mg, Al) с концентрированной H2SO4: 2Na + H2SO4 -> Na2SO4 + H2↑ 2K + H2SO4 -> K2SO4 + H2↑ Ca + H2SO4 -> CaSO4 + H2↑ Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2↑ 2Al + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2↑

   В этих реакциях образуется сульфат металла и выделяется водород.

2. Реакция некоторых менее активных металлов (например, Zn, Fe, Pb) с концентрированной H2SO4: Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2↑ Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2↑ Pb + H2SO4 -> PbSO4 + H2↑

   Здесь также образуются сульфаты металлов и выделяется водород.

3. Некоторые металлы, такие как Cu и Ag, обладают низкой активностью и не реагируют с концентрированной серной кислотой при обычных условиях.

Важно заметить, что при реакции металлов с концентрированной H2SO4 может выделяться диоксид серы (SO2) вместо водорода, если металл слишком активен, и сернистый газ (H2S), если металл недостаточно активен.

При проведении этих реакций необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности, так как реакция с концентрированной серной кислотой является опасной и может привести к образованию горючих или токсичных газов.