На разных сайтах, в разных сборниках таблички по реакциям металлов с концентрированной серной кислотой выглядят примерно так:
Суть у них одна: попытаться обобщить продукты реакции, что бы вам было проще ее написать. Типа добавляем это получаем вот это, а если то, то другое.
Разберем типичный пример: берем металл, серную кислоту и получаем сульфат металла, воду и некое вещество Х, которое зависит от изначальной активности металла. Вот, например, цинк. Средне активный металл, вроде как по большинству таблиц должна получится сера.
Шикарно. Скачали. Выучили: цинк + серная кислота = сульфат цинка + сера + вода. И погнали решать задания. Но тут в ключах, внезапно, вылазит ЭТО...
Почему так? Погнали разбираться!
В реальности чаще всего образуется смесь этих продуктов с преобладанием одного из них. И все зависит от условий реакции о которых мы, как правило, ничего не знаем. И слава хлорелле за это, иначе мы бы вообще не вывезли эту катку.
Так как быть и что делать? Смириться что химия не такая уж и логичная в рамках школьной программы и тех знаний, что мы получаем для сдачи экзамена. Хочешь сдать химию - умей вертеться. Для начала вводим в свой химический словарь слово «преимущественно». Мы знаем какие продукты ожидать преимущественно от этой реакции. И если этим самым «преимущественно» в реакции и не пахнет, то смотреть на контекст задания и выбирать из запасных вариантов.
Я предлагаю такой вариант таблицы. Понятно, не идеальный, ведь такового не существует. Но тут я попыталась отразить все возможные варианты развития событий и отметить те самые "преимущественно".
+ металлы
С натрием (активный металл) преимущественно выделяется сероводород — газ с запахом тухлых яиц, с цинком (среднеактивный металл) преимущественно сернистый газ — газ с резким запахом.
Но представим ситуацию, что в задании сказано: при добавлении цинка выпал осадок желтого цвета. Ни о каком газе речи не идет. Что делать? Сульфат цинка не осадок, сернистый газ тоже не осадок, да и вода не подходит. И тут самое время вспомнить, что сернистый газ выделяется преимущественно. А могла бы и сера, и сероводород. А ведь сера как раз таки и является осадком желтого цвета. Да, нестандартный случай, но явно подходящий под эту ситуацию.
Все, вспомнили, записали - вы прекрасны.
❗️Есть еще пара важных моментов с металлами. Благородные металлы (золото, платина) не реагируют с концентрированной серной кислотой.❗️
❗️А алюминий, железо и хром только при нагревании.❗️
+ соединения металлов (оксиды, гидроксиды, соли)
С чем еще может пойти в реакцию серная кислота?
С любыми соединениями металлов (оксидами, солями), в которых степень окисления металла 🚨НЕ максимальная🚨 и ее можно повысить. То есть металл в таком случае может выступить восстановителем.
+ неметаллы
Есть еще реакции с неметаллами. Но тут, к счастью, все плюс/минус по шаблону. В такую реакцию вступают только углерод, сера и фосфор. И это все!
❗️Азот, кремний, галогены не умеют в реакцию с концентрированной серной кислотой.❗️
Шаблон такой: получится вода + сернистый газ + кислота в максимальной степени окисления неметалла. Для фосфора это фосфорная, для углерода угольная. Но мы знаем что угольная кислота распадается в конце реакции на газ и воду, поэтому так и записываем.
Из общей схемы выбивается только сера. Ее кислота в высшей степени окисления серы серная, та же что мы и добавили. Значит, здесь что-то пойдет не так. В химии не бывает такого что до стрелочки и после есть одинаковые вещества.
🚨Вообще запомните: если в реакции есть два одинаковых элемента, но с разными степенями окисления - тут пойдет реакция сопропорционирования. Как ее сделать?
Рисуем линию, выписываем степени окисления которые у нас тут есть. И сводим их в одну точку. В случае серы между степенями окисления 0 и +6 есть только одна промежуточная — это +4 — сернистый газ.
+ галогениды (кислоты, соли)
А дальше начинается веселая дискотека с галогенидами. Это вещество, где галогены выполняют роль кислотного остатка со степенью окисления -1. Например, соляная кислота, фтороводород, бромид натрия.
Тут мы эти галогены разделим на 2 группы. В первой — фтор и хлор. Они стоят высоко в таблице Менделеева, что значит у них низкая восстановительная способность и в ОВР в качестве восстановителя они не вступят. Только реакция обмена, только хардкор.
Окей, делаем реакцию обмена. Мы знаем что в конце должны образоваться газ, вода, осадок или другой слабый электролит. Но тут нет ничего из этого. По крайней мере, на первый взгляд. Так в игру вступает слово «твердый», прописанный у хлорида натрия. Значит его добавили в «сухом» виде без воды. Плюс из-за того что серная кислота концентрированная там воды тоже немного. И получается что образовавшийся хлороводород не может полностью растворится в мизерном количестве воды и выделяется в виде газа. Все, реакция прошла. С раствором хлорида/фторида такое не прокатит, нужен именно твердый, что бы в реакции было мало воды.
Йод и бром уже стоят пониже, они хорошие восстановители и будут вступать в реакцию ОВР. Йод восстановитель получше, поэтому в качестве продукта преимущественно будет образовываться сероводород, бром похуже - преимущественно образуется сернистый газ.
Вот еще две интересные реакции для сравнения с бромидом меди, где медь имеет две разные степени окисления (+1 и +2). В первом случае идет реакция по тому принципу, что мы только что рассмотрели: бром является восстановителем. Но вот во второй реакции, помимо брома, восстановителем так же является медь, потому что у нее степень окисления +1 и ее можно поднять до +2.
Да, два восстановителя в реакции - такое бывает 🙂
+ сульфиды (кислота, соли)
Тут история, очень похожая на предыдущий пункт с галогенидами. В этом случае сера имеет свою минимальную степень окисления -2 и является хорошим восстановителем, поэтому реакция пойдет. Здесь опять будут те самые реакции сопропорционирования, про которые мы же говорили. Почему? Потому что в реакцию вступают две серы с разными степенями окисления: -2 и +6. Но тут ситуация поинтереснее, потому что между -2 и +6 есть целых две степени окисления: 0 (чистая сера) и + 4 (сернистый газ). Что из этого получится? Да что угодно, поэтому нужно смотреть на контекст задания.
Скажу больше, может получится даже и то, и другое! То есть и сера, и сернистый газ. Вот пример:
Ну вот какая-то такая картина вырисовывается. Таблички, схемы учим, но так же держим в своих светлых головушках разные варианты развития событий и подстраиваемся под них. Вот и весь секрет успеха 🙂
Всем удачи и пусть плохие задания обходят вас стороной!
Пы.Сы. Кстати, с азотной кислотой та же фигня. Но это, как говорится, уже совсем другая история