Reakcje metali mniej aktywnych od wodoru z kwasami utleniającymi

Kwasy o silnych właściwościach utleniających, to takie kwasy, które mają zdolność do zwiększania stopnia utlenienia reagujących z nimi związków. Wynika to z faktu, że kwasy utleniające są silnymi utleniaczami, a więc same się redukując utleniają inne drobiny. Do kwasów utleniających zaliczamy m. in. H₂CrO₄, HMnO₄, kwasy tlenowe fluorowców: HIO₄, HClO₄, HBrO₃. Jednak Ty na maturę musisz znać zachowanie głównie trzech kwasów utleniających, a dokładniej HNO₃ stężonego, HNO₃ rozcieńczonego, H₂SO₄ stężonego.

Uwaga! Kwasy utleniające to nie to samo co kwasy mocne! Moc kwasu nie ma żadnego związku z ich właściwościami utleniającymi.

Metale mniej aktywne od wodoru, tzw. metale szlachetne, reagują z kwasami utleniającymi, czyli np. HNO₃ stężonym, HNO₃ rozcieńczonym, H₂SO₄ stężonym, w charakterystyczny sposób:

METAL SZLACHETNY + KWAS UTLENIAJĄCY → SÓL + TLENEK NIEMETALU + WODA

To, jaki tlenek niemetalu powstanie w reakcji, zależy od rodzaju użytego kwasu utleniającego.

Gdy kwasem utleniającym jest HNO₃ stężony, to powstaje NO₂ (brunatny gaz)

Gdy kwasem utleniającym jest HNO₃ rozcieńczony, to powstaje NO (bezbarwny gaz ciemniejący u wylotu probówki na skutek reakcji 2NO + O₂ → 2NO₂)

Gdy kwasem utleniającym jest H₂SO₄ stężony, to powstaje SO₂ (bezbarwny, duszący gaz o charakterystycznym, ostrym zapachu)

Uwaga! H₂SO₄ rozcieńczony nie jest kwasem utleniającym!

Przykładowe równania reakcji

Cu + 4HNO_3(stężony) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, roztwór przybiera zabarwienie początkowo zielone, następnie niebieskie, wydziela się brunatny gaz

3Cu + 8HNO_{3(rozcieńczony)} → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑+ 4H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, roztwór przybiera niebieskie zabarwienie, wydziela się bezbarwny gaz, który brunatnieje u wylotu probówki

Cu + 2H₂SO_4(stężony) ^_T→ CuSO₄ + SO₂↑+ 2H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, roztwór przybiera niebieskie zabarwienie, wydziela się bezbarwny gaz o ostrym zapachu.

Uwaga! Reakcja miedzi ze stężonym kwasem siarkowym(VI) przebiega na gorąco!

Ag + 2HNO_3(stężony) → AgNO₃ + NO₂↑+ H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, wydziela się brunatny gaz

3Ag + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → 3AgNO₃ + 2NO↑+ 2H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, wydziela się bezbarwny gaz, który brunatnieje u wylotu probówki

2Ag + 2H₂SO_4(stężony) ^_T→ Ag₂SO₄ + SO₂↑+ 2H₂O

Obserwacje: metal roztwarza się, wydziela się bezbarwny gaz o ostrym zapachu.

Uwaga! Reakcja srebra ze stężonym kwasem siarkowym(VI) przebiega na gorąco!

Reakcje metali aktywniejszych od wodoru z kwasami utleniającymi

Należy pamiętać, że chrom i żelazo w reakcji z kwasami utleniającymi dają sole chromu(III) i żelaza(III) – środowisko utleniające umożliwia uzyskanie wyższego stopnia utlenienia. Jednak z uwagi na to, że są to metale ulegające pasywacji, podobnie jak glin, produkty ich reakcji z kwasami utleniającymi zależą od warunków prowadzenia reakcji! Pasywacja zachodzi wyłącznie “na zimno”.

P.S. O ile w zadaniu nie zostanie podana inna informacja, zakładamy, że reakcja przebiega “na zimno”,

Jak reaguje żelazo z kwasami utleniającymi?

Równania reakcji przebiegających “na zimno”

Fe + H₂SO_4(stężony) → pasywacja

Fe + HNO_3(stężony) → pasywacja

Fe + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Równania reakcji przebiegających “na gorąco”

2Fe + 6H₂SO_4(stężony) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

Fe + 6HNO_3(stężony) → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O

Fe + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Jak reaguje chrom z kwasami utleniającymi?

Równania reakcji przebiegających “na zimno”

Cr + H₂SO_4(stężony) → pasywacja

Cr + HNO_3(stężony) → pasywacja

Cr + HNO_{3(rozcieńczony)} → pasywacja

Równania reakcji przebiegających “na gorąco”

2Cr + 6H₂SO_4(stężony) → Cr₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

3Cr + 12HNO_3(stężony) → 3Cr(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 6H₂O

Cr + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Cr(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Jak reaguje glin z kwasami utleniającymi?

Równania reakcji przebiegających “na zimno”

Al + H₂SO_4(stężony) → pasywacja

Al + HNO_3(stężony) → pasywacja

Al + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → pasywacja

Równania reakcji przebiegających “na gorąco”

2Al + 6H₂SO_4(stężony) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

Al + HNO_3(stężony) → brak jednoznacznych danych w literaturze

Al + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Al(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Jak reaguje magnez i cynk z kwasami utleniającymi?

P.S. To nie obowiązuje na maturę, ale warto o tym wiedzieć.

Równania reakcji przebiegających “na zimno” i “na gorąco” w przypadku magnezu i cynku są takie same

Mg + 2H₂SO_4(stężony) → MgSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Mg + 4HNO_3(stężony) → Mg(NO₃)₂ + NO₂↑ + 2H₂O

Mg + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Mg(NO₃)₂ + 2NO↑ + 2H₂O

Zn + 2H₂SO_4(stężony) → ZnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Zn + 4HNO_3(stężony) → Zn(NO₃)₂ + NO₂↑ + 2H₂O

Zn + 4HNO_{3(rozcieńczony)} → Zn(NO₃)₂ + NO↑ + 2H₂O