Reakcje metali (i niemetali) z kwasami to jedne z ciekawszych redoksów na maturze, bo produkt zależy od tego, czy kwas jest utleniający, jak jest stężony i jak aktywny jest partner. Zebrałem trzy zadania, w których trzeba uzgodnić równanie, a przy dwóch dodatkowo rozgryźć, co tak naprawdę się redukuje. Otóż tu właśnie robi się smacznie. Lecimy.
Klucz do tych reakcji
W kwasach nieutleniających (HCl, rozcieńczony H2SO4) utleniaczem jest jon H+, więc metal wypiera wodór. W kwasach utleniających (stężony H2SO4, HNO3) rolę utleniacza przejmuje anion reszty kwasowej, a wtedy zamiast wodoru dostajemy SO2, NO, NO2 czy nawet siarkę. Przy bilansowaniu zawsze warto sprawdzić, ile elektronów oddaje metal i ile przyjmuje utleniacz, bo to pilnuje współczynników.
Bor reaguje z parą wodną, dając kwas borowy H3BO3 oraz drugi produkt gazowy (wynikający z jego właściwości redukujących wobec wody). Zapisz równanie reakcji, wiedząc, że bor i woda reagują w stosunku molowym B : H2O = 1 : 3.
Pokaż rozwiązanie
Bor się utlenia (0 ⟶ +III w H3BO3), więc wodór z wody musi się redukować (+I ⟶ 0), czyli wydziela się H2. Stosunek 1 : 3 podpowiada, że na 1 atom boru przypadają 3 cząsteczki wody:
Sprawdzenie: B 2 = 2, O po lewej 6, po prawej 6, H po lewej 12, po prawej 6 (z H3BO3) + 6 (z 3H2) = 12. Bilans elektronów: 2 atomy B oddają 2·3 = 6 e, a 6 atomów H (z wody) przyjmuje 6·1 = 6 e. Gra.
Kwas solny sam z siebie nie roztwarza miedzi (jest za mało szlachetna… a raczej za bardzo). Ale w obecności tlenu, z czasem, kwas solny roztwarza miedź w reakcji redoks, dając CuCl2. Zapisz równanie tej reakcji.
Pokaż rozwiązanie
Skoro sam H+ nie daje rady utlenić miedzi, robi to tlen (0 ⟶ −II w wodzie). Miedź utlenia się 0 ⟶ +II, a chlor jest tylko widzem (zostaje −I i wchodzi do soli). Produkty to CuCl2 i woda:
Sprawdzenie: Cu 2 = 2, O po lewej 2, po prawej 2, H po lewej 4, po prawej 4, Cl po lewej 4, po prawej 4. Bilans elektronów: 2Cu oddają 2·2 = 4 e, a O2 przyjmuje 4 e. Gra.
Glin roztworzono w rozcieńczonym kwasie siarkowym, otrzymując dobrze rozpuszczalną sól glinu, ale roztwór poreakcyjny był mętny. Wytrącony osad odsączono, osuszono i spalono, uzyskując dwuskładnikowy gaz o masie molowej 64 g/mol. Zapisz równanie roztwarzania glinu w kwasie siarkowym(VI) w formie cząsteczkowej.
Pokaż rozwiązanie
Najpierw rozszyfrujmy gaz. Dwuskładnikowy gaz o M = 64 g/mol, powstający ze spalania osadu, to SO2 (32 + 2·16 = 64). Skoro spalanie osadu daje SO2, to osadem musi być siarka (S + O2 ⟶ SO2).
To znaczy, że tutaj część siarki z kwasu została zredukowana aż do S(0), a nie tylko do SO2. Glin utlenia się 0 ⟶ +III, siarka z +VI schodzi do 0 (zysk 6 e na atom). Bilans elektronów: 2Al oddają 6 e, więc redukuje się 1 atom siarki do S. Reszta kwasu tworzy sól Al2(SO4)3:
Sprawdzenie: Al 2 = 2, S po lewej 4, po prawej 3 (w soli) + 1 (wolna) = 4, O po lewej 16, po prawej 12 + 4 = 16, H po lewej 8, po prawej 8. Wszystko gra.
Redoks bez strachu
Wiesz już, kiedy wydziela się wodór, a kiedy siarka wpada mętnym osadem.
Reakcje metali z kwasami to klasyka pułapek maturalnych. W kursie rozkładam je wszystkie: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o reakcjach metali z tlenem i kwasami. W kursie jest tego znacznie więcej: podział na kwasy utleniające i nieutleniające, produkty redukcji HNO3 i stężonego H2SO4, pasywacja i pełen zestaw zadań maturalnych z redoksów.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.