воскресенье, 12 апреля 2020 г.

Урок 11 класс

Добрый день. 
Тема нашего урока:  Кислородсодержащие кислоты.  Окислительные свойства азотной и серной кислот.

Изучите материал урока  Кислоты
 Окислительные свойства азотной и серной кислот.

Из кислот наибольшее значение имеют серная и азотная кислоты. Их окислительные свойства рассмотрим более подробно.
Серная кислота.
Окислительные свойства серной кислоты зависят от ее концентрации и типа металла, с которым она взаимодействует. Разбавленная серная кислота окисляет металлы, стоящие в ряду активности до водорода, за счет ионов Н+.
        Zn + H2SO4(p) = ZnSO4 + H2
 У концентрированной серной кислоты окислителем является элемент образующий кислотный остаток -  SO42- , за счет атома серы в максимальной степени окисления. Окислительные свойства SO42- значительно выше, чем иона водорода Н+, поэтому концентрированная серная кислота взаимодействует практически со всеми металлами, расположенными в ряду напряжений как до водорода, так и после водорода, кроме золото и платины, также с многими неметаллами. Так как окислителем в концентрированной серной кислоте является ион кислотного остатка, за счет атома серы в степени окисления +6, а не ион водорода то при взаимодействии с концентрированной серной кислоты с металлами водород не выделяется.  Металл под действием концентрированной серной кислоты окисляется  до характерной  степени окисления и образует соль, а продукт восстановления кислоты зависит от активности металла и степени разбавления  кислоты.
Взаимодействие металлов  с концентрированной серной кислотой.
В зависимости  от активности металла, и от условий протекания реакций могут выделяться SO2, S, H2S:
     При обычных условиях:
Взаимодействие активных металлов с конц. серной кислотой (Li – Zn)
8Na + 5H2SO4(k)  = 4Na2SO4 + H2S + 4H2O (соль, H2S, H2O).
Взаимодействие металлов средней активности с конц. серной кислотой (Cd – Pb).
3Ni + 4H2SO4(k) = 3NiSO4 + S + 4H2O (соль, S, H2O)
Взаимодействие пассивных металлов с конц. серной кислотой (Me,  стоящие в ряду напряжений металлов после  H2, Fe)
Cu + H2SO4(k)  = CuSO4 + SO2 + H2O (соль, SO2, H2O).
       На схемах указаны продукты, содержание которых максимально среди возможных продуктов восстановления кислот. Так при взаимодействии серной кислоты с цинком или с магнием в зависимости от концентрации кислоты одновременно могут образоваться различные продукты восстановления серной кислоты – SO2, S, H2S.
      Zn + 2H2SO4 (70%) = ZnSO4 + SO2 + H2O
      3Zn + 4H2SO4 (40%) = 3ZnSO4 + S + 4H2O
      4Zn + 5H2SO4 (25%) = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Взаимодействие с неметаллами.
Окислительно-восстановительные процессы происходят и в случае нагревания некоторых неметаллов с концентрированной серной кислотой:
         C + 2H2SO4(k) = CO2 + 2SO2 + 2H2O
         S + H2SO4(k) = 3SO2 + 2H2O
Азотная кислота.
Самое интересное свойство: взаимодействие с металлами.
 Водород при взаимодействии с металлами никогда не выделяется
 Схема реакции азотной кислоты (и разбавленной, и концентрированной) с металлами:
HNO3 + Ме → нитрат + H2O + продукт восстановленного азота
 Два нюанса:
 1. Алюминийжелезо и хром с концентрированной азотной кислотой в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.
2. С платиной и золотом концентрированная азотная кислота не реагирует вообще.
Чтобы понять до чего вообще может восстанавливаться азот, посмотрим на диаграмму его степеней окисления:



Азот +5 – окислитель, будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления.
Все возможные продукты восстановления азотной на диаграмме обведены красным.
Определить какой именно продукт будет образовываться можно чисто логически:
до таких низких степеней окисления как -3 или +1, с образованием продуктовNH4NO3 или N2O соответственно, азот восстанавливают только достаточно сильные, активные металлы: щелочные — 1-я группа главная подгруппа, щелочноземельные, а так же Al и Zn. Как ранее уже было сказано, разбавленная кислота восстанавливается глубже, поэтому при взаимодействии активных металлов с конц. азотной кислотой образуется N2O, а при взаимодействии с разб. азотной кислотой NH4NO3.
4Ba + 10HNO3(конц.) → 4Ba(NO3)2 + 5H2O + N2O↑

4Ba + 10HNO3(разб.) → 4Ba(NO3)2 + 3H2O + NH4NO3

8Li + 10HNO3(конц.) → 8LiNO3 + 5H2O + N2O↑

8Li + 10HNO3(разб.) → 8LiNO3 + 3H2O + NH4NO3

8Al + 30HNO3(конц.) (t)→ 8Al(NO3)3 + 15H2O + 3N2O↑

8Al + 30HNO3(разб.) → 8Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3
 Остальные металлы восстанавливают азотную кислоту до +2 или +4, с образованием продуктов соответственно: NO или NO2.
Разбавленная кислота восстанавливается глубже
при взаимодействии с ней металлов, не отличающихся особой активностью, будет образовываться NO. Ну а с конц. азотной NO2:
 Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2

3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑
 Fe + 6HNO3(конц.) (t)→ Fe(NO3)3 + 3H2O + 3NO2

Fe + 4HNO3(разб.) → Fe(NO3)3 + 2H2O + NO↑

(обратите внимание, что железо окисляется до высшей степени окисления)

Ag + 2HNO3(конц.) → AgNO3 + H2O + NO2

3Ag + 4HNO3(разб.) → 3AgNO3 + 2H2O + NO↑


IV.Закрепление:
Задание 1. Закончите уравнения возможных реакций:
      а)  Li + H2SO4(k) =
      б)  Ag + H2SO4(p) =
      в)  AI + H2SO4(k)  =
      г)  AI + H2SO4(p) =
      д)  Hg + H2SO4(k) =
      е)  Ni + H2SO4(k) =
     ж) Сa + HNO3 (к) =
      
з) Сa + HNO3 (p) =
 Задание 2. Осуществите превращения, окислительно-восстановительные реакции уравнивайте методом электронного баланса, определите окислитель и восстановитель.
H2SO4 SO2 SO3 H2SO4 CuSO4  H2SO4  ZnSO4
 NH4Cl→ NH3 → N2 → NO → NO2 → HNO3 → NO2
Задание 3. Напишите уравнения реакций взаимодействия азотной кислоты со следующими веществами в молекулярном и ионном виде:
a) Al2O3
б) Ba(OH)2
в) Na2S

Комментариев нет:

Отправить комментарий