При совместном воздействии каких веществ в основном происходит коррозия (ржавление) железа?

Кислород и вода (влага)

Углерод и кислород

egc-4.2· Глава 4: Неорганическая химия· ~14 мин

Металлы и их соединения

Общие свойства металлов, ряд активности, щелочные и щёлочноземельные металлы, алюминий и амфотерность, железо ( $\text{Fe}^{2+}$ / $\text{Fe}^{3+}$ ), коррозия

Металлы — элементы-восстановители (отдают электроны); в ряду активности металл, стоящий левее, более активен и вытесняет правый из раствора его соли. Ряд активности: $\text{K} > \text{Ca} > \text{Na} > \text{Mg} > \text{Al} > \text{Zn} > \text{Fe} > (\text{H}) > \text{Cu} > \text{Ag}$ . Металлы, стоящие левее водорода, реагируют с разбавленными кислотами ( $\text{HCl}$ , разб. $\text{H}_2\text{SO}_4$ ) и выделяют водород; металлы правее водорода ( $\text{Cu}$ , $\text{Ag}$ ) — не выделяют. Щелочные ( $\text{Na}$ , $\text{K}$ ) и щёлочноземельные ( $\text{Ca}$ ) металлы энергично реагируют с водой, образуя щёлочь ( $\text{MOH}$ ) и $\text{H}_2$ . Алюминий и его оксид/гидроксид амфотерны — реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Железо с разбавленными кислотами даёт $\text{Fe}^{2+}$ , с сильными окислителями ( $\text{Cl}_2$ ) — $\text{Fe}^{3+}$ . Пример: $2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$ .

Ключевые термины

Ряд активности — Расположение металлов по убыванию химической активности:

\text{K} > \text{Ca} > \text{Na} > \text{Mg} > \text{Al} > \text{Zn} > \text{Fe} > (\text{H}) > \text{Cu} > \text{Ag}

; левый металл более активен.

Восстановитель — Частица, отдающая электроны; атомы металлов отдают электроны и образуют положительные ионы, поэтому являются восстановителями.

Щёлочноземельный металл — Металл II A группы периодической таблицы (например

\text{Ca}

); валентность равна

2

, с водой даёт

\text{M(OH)}_2

\text{H}_2

Амфотерность — Способность вещества реагировать как с кислотами, так и со щелочами;

\text{Al}

\text{Al}_2\text{O}_3

\text{Al(OH)}_3

амфотерны.

Степень окисления — Условный заряд атома в соединении; железо проявляет степени

+2

+3

, медь —

+1

+2

, в простом металле —

0

Коррозия — Разрушение металла под действием окружающей среды; ржавление железа происходит при совместном воздействии кислорода и воды (влаги).

Ряд активности металлов и характерные реакции

Металл	Положение	С водой	С разб. кислотой
K, Na	левее водорода	бурная реакция, $\text{MOH} + \text{H}_2$	выделяет $\text{H}_2$
Ca	левее водорода	$\text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2$	выделяет $\text{H}_2$
Mg, Al, Zn	левее водорода	слабо при обычных условиях	выделяет $\text{H}_2$
Fe	левее водорода	не реагирует при обычных условиях	$\text{Fe}^{2+} + \text{H}_2$
Cu, Ag	правее водорода	не реагирует	$\text{H}_2$ не выделяет

Металл, стоящий левее, вытесняет правый из раствора его соли.

Соединения железа

\text{Fe}^{2+}

\text{Fe}^{3+}

Признак	$\text{Fe}^{2+}$	$\text{Fe}^{3+}$
Как получают	с разб. кислотой ( $\text{HCl}$ )	с сильным окислителем ( $\text{Cl}_2$ )
Пример соли	$\text{FeCl}_2$	$\text{FeCl}_3$
Осадок с NaOH	$\text{Fe(OH)}_2$ зеленоватый	$\text{Fe(OH)}_3$ бурый

Железо с разб. кислотой проявляет $+2$ , при горении в хлоре — $+3$ .

✎Объём

\text{H}_2

, выделяющегося из

4{,}6

г натрия

1Уравнение: $2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$
2Количество молей натрия: $n(\text{Na}) = \frac{m}{M} = \frac{4{,}6}{23} = 0{,}2$ моль
3Соотношение: $2$ моль $\text{Na}$ → $1$ моль $\text{H}_2$ , следовательно $n(\text{H}_2) = \frac{0{,}2}{2} = 0{,}1$ моль
4Объём: $V = n \cdot V_m = 0{,}1 \cdot 22{,}4 = 2{,}24$ л

✎Объём

\text{H}_2

, выделяющегося из

5{,}4

г алюминия

1Уравнение: $2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\uparrow$
2Количество молей алюминия: $n(\text{Al}) = \frac{m}{M} = \frac{5{,}4}{27} = 0{,}2$ моль
3Соотношение: $2$ моль $\text{Al}$ → $3$ моль $\text{H}_2$ , $n(\text{H}_2) = 0{,}2 \cdot \frac{3}{2} = 0{,}3$ моль
4Объём: $V = n \cdot V_m = 0{,}3 \cdot 22{,}4 = 6{,}72$ л

🚫Частая ошибка

Na — щелочной металл (I A группа), а не щёлочноземельный. Щёлочноземельные металлы ( $\text{Ca}$ ) находятся во II A группе.

⚠️Внимание

Металлы $\text{Cu}$ и $\text{Ag}$ , стоящие правее водорода, не реагируют с разбавленными кислотами и не выделяют $\text{H}_2$ — проверяйте по ряду активности.

⚠️Внимание

Железо с разбавленной кислотой даёт $\text{Fe}^{2+}$ ( $\text{FeCl}_2$ ), а с хлором ( $\text{Cl}_2$ ) — $\text{Fe}^{3+}$ ( $\text{FeCl}_3$ ); не путайте степени окисления.

💡Заметка

Чем меньше молярная масса металла при одинаковой массе, тем больше молей; $\text{Mg}$ ( $24$ ) из одинаковой массы даёт больше $\text{H}_2$ , чем $\text{Ca}$ ( $40$ ).

💡Заметка

Al и его соединения $\text{Al}_2\text{O}_3$ , $\text{Al(OH)}_3$ амфотерны: реагируют как с кислотой ( $\text{HCl}$ ), так и со щёлочью ( $\text{NaOH}$ ).

Правила

1Ряд активности: $\text{K} > \text{Ca} > \text{Na} > \text{Mg} > \text{Al} > \text{Zn} > \text{Fe} > (\text{H}) > \text{Cu} > \text{Ag}$ ; металл, стоящий левее, более активен.
2Металлы левее водорода выделяют $\text{H}_2$ с разбавленными кислотами; $\text{Cu}$ и $\text{Ag}$ — не выделяют.
3Щелочные и щёлочноземельные металлы реагируют с водой, образуя щёлочь ( $\text{MOH}$ или $\text{M(OH)}_2$ ) и $\text{H}_2$ .
4 $\text{Al}$ , $\text{Al}_2\text{O}_3$ и $\text{Al(OH)}_3$ амфотерны: реагируют как с кислотами, так и со щелочами.
5Железо с разбавленной кислотой образует соединение $\text{Fe}^{2+}$ , с хлором ( $\text{Cl}_2$ ) — $\text{Fe}^{3+}$ .

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

Лёгкий Средний Сложный Микс