Пример 1. Увеличивается, уменьшается или остается без изменения масса никелевой пластинки, опущенной в растворы

Увеличивается, уменьшается или остается без изменения масса никелевой пластинки, опущенной в растворы

Pb(NO₃)₂; ZnSO₄; AgNO₃; FeSO₄; Al₂(SO₄)₃; CuSO₄?

Составьте молекулярные и электронные уравнения соответствующих реакций.

Решение.

Чтобы ответить на вопрос, поставленный в условии задачи, необходимо знать значение стандартного электродного потенциала металла.

Стандартным (нормальным) электродным потенциалом металла называется скачок потенциала, возникающий на границе раздела фаз металл-раствор его соли с активной концентрацией ионов I моль-ион/л. Измеряется он по отношению к нормальному водородному электроду, величина потенциала которого условно принята равной нулю. Если расположить металлы в ряд по мере возрастания значений потенциалов, получится ряд напряжений металлов (ряд стандартных электродных потенциалов). Каждый металл вытесняет из растворов солей все металлы, стоящие за ним в ряду напряжений, т. е. менее активные.

Итак, никель (E⁰_Ni²⁺_/Ni = –0,23 В) будет вытеснять из растворов солей ионы свинца Pb²⁺(E⁰_Pb²⁺_/Pb = -0,13 В), меди Cu²⁺(E⁰_Cu²⁺_/Cu = 0,34 В) и серебра
Ag⁺(E⁰_Ag⁺_/Ag = 0,80 В). Запишем уравнения реакций:

Ni + Pb(NO₃)₂ = Pb + Ni(NO₃)₂,

Ni⁰ – 2 = Ni²⁺,

Pb²⁺ + 2 = Pb;

Ni + CuSO₄ = Cu + NiSO₄,

Ni⁰ – 2 = Ni²⁺,

Cu²⁺ + 2 = Cu;

Ni + 2AgNO₃ = 2Ag + Ni(NO₃)₂,

Ni⁰ – 2 = Ni²⁺,

2Ag⁺ + 2 = 2Ag.

Никелевая пластинка при этом частично растворяется, а восстановленный металл оседает на ее поверхности. Атомная масса никеля (58,7 а. е. м.) меньше атомных масс свинца (207,2 а. е. м.), меди (63,5 а. е. м.) и серебра (107,8 а. е. м.), поэтому масса никелевой пластинки увеличится.

В растворах солей железа, цинка и алюминия масса никелевой пластинки не изменится, так как никель не может вытеснить эти металлы из растворов их солей и реакция не пойдет.