Задача 1
Условие (кратко)
От чего зависит состав продукта реакции металла с переменной степенью окисления с неметаллами, растворами кислот и солей? Привести примеры.
Решение
- Сила окислителя. Сильный окислитель переводит металл в высшую степень окисления, слабый — в низшую. Железо с хлором даёт хлорид железа(III), с серой — сульфид железа(II):
\[\mathrm{2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3}, \qquad \mathrm{Fe + S \xrightarrow{t} FeS}\]Медь с хлором даёт \(\mathrm{CuCl_2}\), а с серой — \(\mathrm{Cu_2S}\) (медь +1).
- Природа кислоты. В растворах соляной и разбавленной серной кислот окислитель — ион \(\mathrm{H^+}\), он слабый, и железо переходит в +2: \(\mathrm{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow}\). Разбавленная азотная кислота окисляет железо до +3:
\[\mathrm{Fe + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO\uparrow + 2H_2O}\]
- Окислительная сила катиона соли. Катионы \(\mathrm{Cu^{2+}}\) переводят железо только в +2: \(\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}\).
- Условия — температура, концентрация, соотношение реагентов: холодные концентрированные \(\mathrm{H_2SO_4}\) и \(\mathrm{HNO_3}\) железо пассивируют, а при нагревании окисляют до +3.
Ответ
От силы окислителя (неметалла, кислоты, катиона соли) и условий; например, Fe + Cl₂ → FeCl₃, но Fe + S → FeS, Fe + HCl → FeCl₂
Почему так
Чем сильнее окислитель, тем выше степень окисления металла в продукте.
Подробнее — в теме «Химические свойства металлов».