Восстановительная активность металлов в кислом растворе передается рядом напряжений. Большинство металлов переводится в раствор соляной и разбавленной серной кислотами, но Cu, Ag и Hg – только серной (концентрированной) и азотной кислотами, a Pt и Аи – «царской водкой».
Нежелательным химическим свойством металлов является их коррозия, т. е. активное разрушение (окисление) при контакте с водой и под воздействием растворенного в ней кислорода (кислородная коррозия).Например, широко известна коррозия железных изделий в воде, в результате чего образуется ржавчина, и изделия рассыпаются в порошок.
Коррозия металлов протекает в воде также из-за присутствия растворенных газов СO 2и SO 2; создается кислотная среда, и катионы Н +вытесняются активными металлами в виде водорода Н 2 (водородная коррозия).
Особенно коррозионно-опасным может быть место контакта двух разнородных металлов (контактная коррозия).Между одним металлом, например Fe, и другим металлом, например Sn или Cu, помещенными в воду, возникает гальваническая пара. Поток электронов идет от более активного металла, стоящего левее в ряду напряжений (Fe), к менее активному металлу (Sn, Cu), и более активный металл разрушается (корродирует).
Именно из-за этого ржавеет луженая поверхность консервных банок (железо, покрытое оловом) при хранении во влажной атмосфере и небрежном обращении с ними (железо быстро разрушается после появления хотя бы небольшой царапины, допускающей контакт железа с влагой). Напротив, оцинкованная поверхность железного ведра долго не ржавеет, поскольку даже при наличии царапин корродирует не железо, а цинк (более активный металл, чем железо).
Сопротивление коррозии для данного металла усиливается при его покрытии более активным металлом или при их сплавлении;так, покрытие железа хромом или изготовление сплава железа с хромом устраняет коррозию железа. Хромированное железо и сталь, содержащая хром (нержавеющая сталь),имеют высокую коррозионную стойкость.
Общие способы полученияметаллов в промышленности:
• электрометаллургия,т. е. получение металлов электролизом расплавов (для наиболее активных металлов) или растворов солей;
• пирометаллургия,т. е. восстановление металлов из руд при высокой температуре (например, получение железа в доменном процессе);
• гидрометаллургия,т. е. выделение металлов из растворов их солей более активными металлами (например, получение меди из раствора CuSO 4действием цинка, железа или алюминия).
В природе иногда встречаются самородные металлы(характерные примеры – Ag, Au, Pt, Hg), но чаще металлы находятся в виде соединений ( металлические руды).По распространенности в земной коре металлы различны: от наиболее распространенных – Al, Na, Са, Fe, Mg, К, Ti до самых редких – Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.
Примеры заданий части A
1. В железосодержащих продуктах реакций между железом и разбавленными кислотами HCl, H 2SO 4и HNO 3общая сумма числа атомов всех элементов равна
1) 14
2) 18
3) 22
4) 26
2. В уравнениях реакций
Fe + O 2> (Fe IIFe III 2)O 4
Fe + Cl 2> FeCl 3
Fe + Н 2O (пар) > (Fe IIFe III 2)O 4+ Н 2
общая сумма коэффициентов равна
1) 6
2) 7
3) 12
4) 25
3. Соль NaCrO 2получают при взаимодействии между
1) CrO 3и Na 2O
2) Cr 2O 3и Na 2CO 3
3) CrО и NaOH
4) CrO 2и NaHCO 3
4. Будет протекать реакция при внесении меди в разбавленные растворы
1) бромоводорода
2) нитрата ртути(II)
3) серной кислоты
4) азотной кислоты
5. Протекают реакции
1) H 2SO 4+ FeCO 3 >…
2) AgNO 3+ HI (p-p) >…
3) K 2Cr 2O 7(p-p) + PbO 2>…
4) AgNOg (p-p) + Au >…
6—9. Масса тигля из
6. платины
7. меди
8. серебра
9. железа
при прокаливании на воздухе
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) не знаю
10—11. В молекулярных уравнениях реакций
10. Fe 2O 3+ HNOg >…, Fe(OH) 2+ O 2> FeO(OH) +…
11. CuO + С > CO 2+ Cu, Fe 2O 3+ CO > Fe +…
общая сумма коэффициентов равна
1) 12
2) 15
3) 16
4) 22
12. Сплав, оба компонента которого реагируют с концентрированной азотной кислотой, – это
1) Al + Cu
2) Pt + Аu
3) Hg + Ag
4) Fe + Cr
13. He протекаетреакция замещения между реагентами
1) CuSO 4и Zn
2) Pb(NO 3) 2и Cr
3) Fe и ZnSO 4
4) Cd и Hg(NO 3) 2
14. Для удаления примеси NiSO 4из раствора FeSO 4надо добавить
1) хлорид бария
2) нитрат серебра(I)
3) гидроксид калия
4) железо
15. Пластинка металла окажется покрытой другим металлом, взятым в виде раствора соли, в наборах
1) Zn и Pb(NO 3) 2
2) Cu и Hg(NO 3) 2
3) Со и MnSO 4
4) Pb и CrCl 3
16—17. Коррозия стального изделия, склепанного с
16. хромом
17. никелем
во влажном воздухе
1) усиливается
2) ослабевает
3) не изменяется
4) не знаю
7. Неметаллы главных подгрупп IV–VII групп
7.1. Водород
Водород– первый элемент Периодической системы (1-й период, порядковый номер 1). Не имеет полной аналогии с остальными химическими элементами и не принадлежит ни к какой группе (в таблицах условно помещается в IA– и/или в VIIA-группу).
Атом водорода наименьший по размерам и самый легкий среди атомов всех элементов. Электронная формула атома 1s 1, характерные степени окисления 0, +I и реже – I. Состояние H Iсчитается устойчивым (соединения с H -I– сильные восстановители).
Шкала степеней окисления водорода:
Электропроводность чистой (дистиллированной) воды весьма мала, поэтому электролиз проводят в присутствии сильных электролитов.
а) в нейтральномрастворе (электролит Na 2SO 4)
катод2H 2O + 2е -= H 2^ + 2OH
анод2Н 2O – 4е -= O 2^ + 4H +
раствор ОН -+ Н += Н 2O
б) в кисломрастворе (электролит H 2SO 4)
катод2Н ++ 2е - =Н 2^
анод2Н 2O – 4е -= O 2^ + 4Н +
в) в щелочномрастворе (электролит NaOH)
катод2Н 2O + 2е -= Н 2^ + 2OН -
анод4OН -– 4е -= O 2^ + 2Н 2O
Один из методов обнаружения воды основан на переходе во влажной атмосфере белого сульфата меди(II) CuSO 4в голубой медный купорос CuSO 45Н 2O.
Известна изотопная разновидность воды — тяжелая водаD 2O ( 2Н 2O); в природных водах массовое отношение D 2O: Н 2O = 1: 6000.
Плотность, температуры плавления и кипения тяжелой воды выше, чем у обыкновенной. Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше, чем в обычной воде. Она ядовита, так как замедляет биологические процессы в живых организмах. Тяжелая вода накапливается в остатке электролита при многоразовом электролизе воды. Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.